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摘要: 通過(guò)改變有機(jī)相中乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù), 制備了具有不同流變性能的銀漿, 并應(yīng)用于硅太陽(yáng)電池。對(duì)銀漿流變性能、電池正面電極形貌和電池電性能等的分析測(cè)試結(jié)果表明, 銀漿的流變性能影響所印制電池的電極形貌及其電性能。當(dāng)有機(jī)相中乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 6% 時(shí), 銀漿具有較高低剪切速率下的黏度和較低高剪切速率下的黏度, 能使所印的電極柵線(xiàn)邊緣整齊, 具有較高的高度和較小的線(xiàn)寬, 所印制電池電性能*, 具有較好的填充因子( FF ) 和轉(zhuǎn)換效率( G) 。

關(guān)鍵詞: 流變性; 電性能; 銀漿; 太陽(yáng)電池

與普通電池一樣, 晶體硅太陽(yáng)電池也有兩個(gè)用于引出電流的電極。位于受光面的電極包括主柵線(xiàn)和若干細(xì)柵線(xiàn)兩大部分, 習(xí)慣上稱(chēng)其為太陽(yáng)電池的正面電極。正面電極中的細(xì)柵線(xiàn)收集硅基片中因光生伏TE效應(yīng)產(chǎn)生的光電子, 并將這些光電子傳輸?shù)街鳀啪€(xiàn)上, 導(dǎo)出電池。

制備太陽(yáng)電池正面電極的方法主要有真空蒸鍍法和絲網(wǎng)印刷法兩種。絲網(wǎng)印刷法所需成本低, 操作簡(jiǎn)單, 利于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。絲網(wǎng)印刷方法制備太陽(yáng)電池正面電極的基本工藝是將銀漿涂覆在硅基片上, 經(jīng)過(guò)干燥、紅外快速燒結(jié),后使之金屬化形成電極[ 1- 3] 。

絲網(wǎng)印刷用的銀漿由導(dǎo)電相、玻璃相和有機(jī)載體相組成。其中, 有機(jī)載體主要由溶劑、增稠劑、表面活性劑, 觸變劑等組成。有機(jī)載體起潤(rùn)濕、分散粉體顆粒的作用, 并賦予銀漿*的印刷性能[ 4- 5] 。銀漿印刷效果的好壞將直接影響到太陽(yáng)電池的短路電流( I sc) 、串聯(lián)電阻( R s ) 、效率( G) 等各項(xiàng)性能, 從而影響電池的品質(zhì), 而銀漿印刷效果由銀漿的流變性能決定。在銀漿制備工藝中, 可以通過(guò)改變有機(jī)載體的組分等來(lái)調(diào)整銀漿的流變性能, Lin 等[ 3] 研究了銀漿組分對(duì)流變性能的影響, 但有關(guān)銀漿流變性能對(duì)后期電池制作影響的報(bào)道甚少。本文通過(guò)觀(guān)察銀漿印制出太陽(yáng)電池電極柵線(xiàn)的形貌, 討論了銀漿流變性能對(duì)太陽(yáng)電池電性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 銀漿的制備

以松油醇為溶劑, 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4% 、 6% 、8% 的乙基纖維素, 再各加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1% 的其他助劑, 混合均勻。于 90 e 的水浴中加熱直至*溶解, 保溫 3 h, 冷卻, 得到有機(jī)載體, 標(biāo)號(hào)分別為有機(jī)相 a、b、c。按質(zhì)量比為 77 B 3 B 20 分別稱(chēng)取金屬銀粉、玻璃粉以及有機(jī)相, 在容器中預(yù)混合后置于三輥機(jī)上碾壓, 當(dāng)刮板細(xì)度計(jì)測(cè)得細(xì)度為 10~ 14 Lm 時(shí), 出料, 即得到太陽(yáng)電池正面電極用銀漿, 標(biāo)號(hào)分別為銀漿 a、b、c。

1.2  測(cè)試銀漿的流變性能

用Bro okfield DV II + Pro 流變儀測(cè)試各銀漿的流變性能, 剪切速率增量為 0. 4 s- 1 , 記錄下各剪切速率下的黏度值, 并繪制出各銀漿的流變曲線(xiàn)。

1. 3 太陽(yáng)電池的制備

采用 Baccini 自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)將 a、b、c 3 種銀漿印刷到單晶硅片( 規(guī)格 125 mm @ 125 mm ) 上, 再經(jīng) Despatch 紅外燒結(jié)爐燒結(jié), 得到太陽(yáng)電池。每種銀漿分別印刷 20 片電池, 所用單晶硅片已制好p- n 結(jié), 正面鍍有 SiNX 減反射膜, 背面已經(jīng)印好背電極和背場(chǎng)。所用絲網(wǎng)為 325 目, 細(xì)柵線(xiàn)的設(shè)計(jì)線(xiàn)寬為120 Lm。

1. 4 觀(guān)察太陽(yáng)電池正面電極的微觀(guān)結(jié)構(gòu)

用反光光學(xué)顯微鏡( OLM YPU S MX51) 觀(guān)察太陽(yáng)電池正面電極的微觀(guān)結(jié)構(gòu), 測(cè)試電極柵線(xiàn)的寬度。

1. 5 太陽(yáng)電池的電性能測(cè)試

采用 BERGER Lichttechnik Gm bH 太陽(yáng)電池測(cè)試儀對(duì)所制備的各種太陽(yáng)電池進(jìn)行電性能測(cè)試。

2結(jié)果與討論

2.1  銀漿的流變性能

圖1 為 3 種銀漿的流變曲線(xiàn)?？梢钥闯? 銀漿a的高剪切速率( > 60 s- 1 ) 和低剪切速率( < 10 s- 1 ) 下的黏度都較低, 峰值黏度為 1. 95 X 105  cPa. s, 60 s- 1時(shí)的黏度為 1. 82 X 105 cPa.s; 銀漿 c 高剪切速率和低剪切速率下的黏度都較高, 峰值黏度為8. 55 X105  cPa · s, 60 s- 1 時(shí)黏度為 1. 14 X 104  cPa·s; 而銀漿 b則具有較高的低剪切速率下的黏度和較低的高剪切速率下的黏度, 峰值黏度為 6. 55 X 105 cPa · s, 60 s- 1 時(shí)黏度為 3. 6X 104 cPa · s。

造成這一現(xiàn)象的原因主要是: 在銀漿中, 大量的銀粉顆粒填充于由乙基纖維素形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。銀漿中乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高, 該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜, 銀漿分散體系越穩(wěn)定, 不容易被外力破壞。故隨著乙基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 銀漿在各剪切速率下的黏度都逐漸增大。

2. 2 銀漿流變性對(duì)太陽(yáng)電池正面電極的影響

銀漿在印刷時(shí), 先預(yù)鋪在絲網(wǎng)的上表面, 印刷工藝上希望銀漿在刮刀運(yùn)行時(shí)( 剪切速率約為 60 s- 1 ) 黏度迅速下降, 具有較好的流動(dòng)性, 銀漿迅速通過(guò)絲網(wǎng)網(wǎng)孔流到硅基片上。刮刀作用后, 絲網(wǎng)回彈,已經(jīng)印到基片上銀漿的黏度立即回到剪切前的黏度, 而不在硅片上鋪展開(kāi)來(lái)。在流變曲線(xiàn)上表現(xiàn)為,銀漿在高剪切速率下的黏度應(yīng)較低, 而在低剪切速率下的黏度則應(yīng)較高。也即銀漿有良好觸變性, 銀漿的觸變性是印刷出清晰電極條紋的關(guān)鍵[ 6] 。

3 種銀漿印刷出來(lái)的正面電極的反光光學(xué)顯微照片如圖 2 所示。電極 a( 圖 2a) 的邊緣平整、光滑,但電極柵線(xiàn) a 的線(xiàn)寬遠(yuǎn)大于絲網(wǎng)所設(shè)計(jì)的線(xiàn)寬。電極b( 圖2b) 的邊緣平滑、整齊, 且電極柵線(xiàn)寬度適中, 略大于設(shè)計(jì)線(xiàn)寬。電極 c( 圖 2c) 的邊緣凹凸非常嚴(yán)重, 呈鋸齒形。

銀漿 a 在刮刀的高速剪切下, 黏度低, 能迅速通過(guò)絲網(wǎng)網(wǎng)孔, 并自動(dòng)流平以彌補(bǔ)由于絲網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)阻隔而斷開(kāi)的區(qū)域。但由于在絲網(wǎng)回彈后銀漿的黏度仍較低，已經(jīng)流到硅片上的銀漿還會(huì)繼續(xù)流動(dòng)一定時(shí)間, 這便造成所印出的電極 a 的線(xiàn)寬遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)線(xiàn)寬。

銀漿 b 在刮刀運(yùn)行后網(wǎng)板回彈時(shí), 雖較快地達(dá)到峰值黏度, 但恢復(fù)過(guò)程仍需一定時(shí)間, 所以也有微量的流平, 使電極 b 的線(xiàn)寬略大于設(shè)計(jì)線(xiàn)寬, 這個(gè)微量的流平有利于電極的上表面平整而沒(méi)有鋸齒形。另外, 在電池片燒結(jié)時(shí), 電極的線(xiàn)寬也會(huì)略有增加。銀漿b 在刮刀剪切時(shí)黏度僅為3. 6 X 104 cPa · s, 流動(dòng)性好, 相比銀漿 a 穿過(guò)網(wǎng)孔流到硅片上的銀漿更多,在剪切后黏度迅速上升, 流平量少, 可以預(yù)見(jiàn), 電極 b 會(huì)有較高的高度。

銀漿 c 在刮板的壓力下通過(guò)絲網(wǎng)網(wǎng)孔, 在受到經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)的阻礙時(shí), 經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)兩側(cè)的銀漿將被分開(kāi)。由于此時(shí)銀漿流動(dòng)性較差, 在較短的印刷時(shí)間內(nèi)不能自動(dòng)流平, 從而形成電極柵線(xiàn)兩側(cè)的“鋸齒”。高黏度物質(zhì)在通過(guò)小孔時(shí)具有“擠出效應(yīng)”, 故相鄰兩鋸齒尖的距離還將大于絲網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)的線(xiàn)徑。且在刮刀迅速刮過(guò)網(wǎng)板后, 由于沒(méi)有刮刀的壓力, 在網(wǎng)孔中的銀漿立即回到更高的黏度。銀漿在高的黏度下, 當(dāng)網(wǎng)板回彈時(shí)容易產(chǎn)生脆性斷裂, 部分銀漿將殘留在網(wǎng)孔中, 這種現(xiàn)象在感光膠附近的網(wǎng)孔中更為嚴(yán)重。另外, 由于銀漿 c 在印刷時(shí)黏度高, 下墨量小, 電極柵線(xiàn)較容易斷線(xiàn), 同時(shí), 流動(dòng)性差將導(dǎo)致電極與硅基片間有大量的空隙, 即銀電極并未*在硅片上鋪展開(kāi)來(lái)。

2. 3 太陽(yáng)電池正面電極對(duì)電性能的影響

由銀漿 a、b、c 印制得到的電池分別對(duì)應(yīng)為電池a、b、c。其電性能的平均數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。

如表 1 所示, 電池 c 的開(kāi)路電壓( V oc) 和 I sc都為zui小, 而其 R s 卻是zui高的, 同時(shí)其 FF 也不理想, 從而導(dǎo)致電 c 的 η 比電池 b 的低; 電池 a 雖然具有zui高的 V oc和較高的 I sc, 但其 F F 卻遠(yuǎn)低于電池 b, 而且其 Rs 較電池 b 也偏大, 使得電池 a 的η與電池 c 幾乎相當(dāng)。電池 b 同時(shí)具有zui高的 FF 和 I sc 、zui低R s , 其 V oc也較為理想, 因此其η也zui高。

電極燒結(jié)時(shí), 銀漿中玻璃相首先軟化熔融, 潤(rùn)濕硅片表面, 蝕刻減反射膜, 然后蝕刻硅發(fā)射極。在此過(guò)程中, 大量的銀以及被蝕刻的硅溶解在玻璃相中。在隨后的冷卻過(guò)程中, 溶解在玻璃相中的銀在硅片表面重結(jié)晶, 并隨機(jī)地生長(zhǎng)。在硅表面重結(jié)晶的銀顆粒的大小和數(shù)量決定了歐姆接觸的好壞[ 7- 8] 。

電池 a 中, 雖然銀電極與硅片的接觸面積較大,柵線(xiàn)寬度達(dá)到 181 µ m, 其接觸面積大是由銀漿過(guò)度流平造成的, 而銀漿過(guò)度流平也會(huì)造成電*度降低, 導(dǎo)致單位接觸面積上玻璃相減少, 影響玻璃相對(duì)減反射膜的腐蝕, 所形成的銀硅接觸點(diǎn)減少, 寬的電極柵線(xiàn)影響了電池的受光面積, 從而影響電池的 I sc, 進(jìn)而 η不高。電池 c 中, 電極并未在減反射膜上*鋪展開(kāi), 兩者之間存在較多空隙。在燒結(jié)時(shí), 所形成銀硅接觸的數(shù)量就大大減少, 從而電池 c 具有較大的 R s 。由于銀硅接觸不好, 電池中產(chǎn)生的光電子將不能被充分吸收并傳出電池, 從而影響 V oc 和 I sc, 進(jìn)而影響 η。電池 b 中, 電極柵線(xiàn)較細(xì), 線(xiàn)型平整, 且具有一定的高度。電池受光面積充裕, 產(chǎn)生光電子的數(shù)量更大。當(dāng)燒結(jié)時(shí), 玻璃熔融較易在硅表面重結(jié)晶出銀粒子, 銀硅接觸好, 能將電池所產(chǎn)生的光電子吸收并傳導(dǎo)出電池, 所以電池 b 各項(xiàng)電性能都比較好。

3 結(jié) 論

太陽(yáng)電池制作中, 銀漿的流變性能決定其印刷性能, 影響正面電極的印刷質(zhì)量, 進(jìn)而影響太陽(yáng)電池的電性能。同時(shí)具有較低低剪切速率和高剪切速率下黏度的銀漿 a, 所印出電極的高度較低, 線(xiàn)寬遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)寬度, 影響電池的受光面積, 電池性能較差;同時(shí)具有較高低剪切速率和高剪切速率下黏度的銀漿 c, 所印出的電極易斷線(xiàn), 邊緣呈鋸齒形, 電池的電性能同樣不好; 而具有較高低剪切速率黏度和較低高剪切速率黏度的銀漿 b, 所印出的電極邊緣整齊, 具有較高的高度, 電池性能較好。

參考文獻(xiàn):

[ 1] Sun Tietu n, M iao Jianmin, Lin Rongming, et al . Th e effect of baking conditions on th e effective contact areas of screen-printed silver layer on silicon substrate [ J] . Sol E nergy M aterS ol Cells, 2005,  85: 73-83.

[ 2] Rane S B, Khan na P K, S eth T, e t al . Firin g and processin geffects on microstructure of fritted silver thick film electrode  materials for s olar cells [ J] .M ater Chem Phys ,  2003, 82:

237-245.

[ 3]Porter L M , T eicher A, M eib er D L. Ph osphorus-doped, silver-based pastes for self-doping  ohmic contacts for crystal-lin e silicon s olar cells [ J] . Sol Energy M ater S ol Cells, 2002， 73:  209-219.

[ 4]Lin J C,  W ang C Y .  Effects  of su rfactan t tr eatm ent of silver  pow der on the rheology of  its thick-film pas te [ J ] . M ater Chem Phys, 1996, 45: 136-144.

[ 5]Rane S B, Seth T , Phatak G J, et al . Influen ce of surfactants treatment on silver pow der and its  th ick film s [ J ] . M ater  Lett,  2003, 57:  3096- 3100.

[ 6]T rease R E, Dietz R L. Rheology of paste in thick-film prin -ting [ J] .  Solid State T echnol, 1972( 1) : 38-43.

[ 7]H ilali M M , Nakayashik K, Khadikar C. E ffect of Ag particle  size in thick-film Ag pas te on th e electrical and phys ical  properties of s creen printed contacts and silicon solar cells [ J] .  Electrochem Soc, 2006, 153( 1) :A5-A11.

[ 8]Zheng jianhua, Zhang yappin g, Ao yiw ei, et al . Effect of sil-ver thick film paste on screen prin ted oh mic contacts of s olar cells [ C] / / Fuku oka, Japan: PVS EC-17 Organiz ing Com-mittee, 2007: 604- 605.