多晶硅太阳电池烧结工艺及微观机理的研究

发布时间：2018-03-19 21:00

本文选题：多晶硅　切入点：烧结工艺　出处：《北京交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着硅太阳电池生产工艺到达瓶颈,如何在进一步提高电池片效率的同时降低生产成本,已然成为各大电池厂商的首要问题。影响硅太阳能电池光电转换效率的主要因素有:前后金属电极形成的接触特性、前电极栅线入射光遮挡损失及硅材料本身短波响应损失。目前,降低由导电银浆制备的前电极栅线所造成的电阻损失及遮光损失,是目前提高硅太阳电池效性能研究重点与热点。而前电极烧结工艺主要影响银电极致密度、Ag/Si接触特性及电流传输性能,所以探究与正面银浆匹配的烧结工艺是提升硅太阳电池性能的关键。因此,本文以多晶硅太阳能电池片(仅未制备前电极)为研究基础,利用本实验室自制正面银浆,研究了烧结工艺对多晶硅太阳能电池性能的影响,包括烧结炉烘干区间温度、有机物燃烧区间温度、峰值温度及烧结炉带速,同时得到了该正面银浆的最佳烧结工艺。为给多晶硅太阳能电池产业化生产提供一定的理论支持,实验利用SEM测量了不同峰值温度下电极栅线表面及Ag/Si接触界面玻璃层厚度、再生银晶粒大小、栅线体银颗粒形貌、栅线表面孔洞率等微观形貌,来探究电极栅线烧结微观机理,以及Ag/Si接触过程。本文主要的研究内容和结果如下:(1)探究了不同烘干区间温度下,电池Ⅳ特性参数及电极栅线线电阻率的变化及联系;研究发现,烧结工艺烘干区间温度的不同主要影响电极栅线线电阻率及电池串联电阻,从而影响多晶硅太阳能电池的填充及效率。(2)探究了不同有机物燃烧区间温度下,电池Ⅳ特性参数及电极栅线高宽比的变化及联系;研究发现,烧结工艺有机物燃烧区间温度的高低主要影响电极栅线的高宽比,从而影响电极栅线导电性能和栅线遮光率,导致电池效率出现变化。(3)探究了烧结峰值温度从700℃上升到850℃下,电池Ⅳ特性参数、栅线线电阻率和接触电阻率的变化规律,该过程很好的模拟了正面电极从低温到高温的烧结过程,实验利用SEM重点测量了各烧结峰值温度下电极栅线表面银颗粒形貌及孔洞分布、Ag/Si接触界面玻璃层厚度、再生银晶粒大小等微观形貌,来探究Ag/Si接触过程及机理,并从微观角度对电池电性能变化的内在机理进行微观分析。.根据栅线表面银颗粒SEM测量图及利用1mage J软件栅线表面孔洞分析结果,栅线烧结过程如下:随着烧结峰值温度上升,栅线体银颗粒相互凝聚成体块状,导电性增加,但同时导致颗粒间孔洞变大,降低了导电性能,两个因素相互制约影响栅线致密度,这也很好的解释了栅线线电阻率在780℃和850℃时不降反增。(4)探究了不同烧结炉带速分别为对电池Ⅳ特性参数的影响;若烧结炉带速过慢,电极栅线过度烧结,电池填充下降,效率下降;带速过快会导致烧结不充分,不利于Ag/Si欧姆接触的形成,效率也会下降。通过以上研究,确定了实验室自制银浆的最佳烧结工艺为工艺16,烧结炉烘干区间温度、有机物燃烧区间温度、烧结炉带速以及峰值温度分别为200℃、400℃、7m/min、830℃,此时银电极线电阻率达到最小值3.54mΩ/cm,接触电阻率较小,电池光电转换效率、填充因子均达到最大值,分别为11.444%、66.874。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM914.4

【参考文献】