烧结测试工艺培训.pptx

烧结测试工艺培训晶硅太阳能电池加工工艺231硅片检测清洗制绒磷扩散 654丝网印刷丝网印刷洗磷刻蚀87检测分选烧结晶硅电池生产工艺流程143工艺控制工艺原理过程检验2设备介绍目录烧结测试工艺1工艺原理1、烧结的动力学原理2、烧结机制和目的3、烧结的过程4、烧结的温度曲线 3烧结的动力学原理1烧结测试工艺烧结可看作是原子从系统中不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程。厚膜浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力学原理。固体颗粒具有很大的比表面积，具有极不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造 、细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高自由能.烧结时，颗粒由接触到结合，自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。 3烧结机制和目的2烧结测试工艺太阳电池片目前采用只需一次烧结的共烧工艺，同时烧结铝和银形成具有欧姆接触性质的铝背面场和上下电极。 当烧结温度达到铝-硅共熔点（577?C）以上经过合金化以后，随着降温，液相中的硅将重新凝固出来，形成含有一定量的铝的再结晶层，这就是铝背场，实际上是一个对硅掺杂的过程。 当烧结温度达到600?C以上之后，在银浆烧结过程中，大致经过了玻璃体的流化、表面湿化、腐蚀减反射膜和硅发射极等过程，此时银和硅逐渐溶入玻璃体中，构成一个比较理想的金半接触界面，形成欧姆接触。欧姆接触欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面。欧姆接触在金属处理中应用广泛，实现的主要措施是在半导体表面层进行高掺杂或者引入大量复合中心。3烧结的过程3烧结工艺烧结分为预烧、烧结、冷却三个阶段。 预烧阶段预烧阶段即排胶阶段，目的是使浆料中的高分子粘合剂分解燃烧掉，此阶段温度慢慢上升，当温度达到500℃时，有机物被全部背被分解燃烧。其中分解出的碳与氧反应生成CO或CO2由排风系统送出。1.2.2烧结阶段烧结阶段包括温度从500-800℃的升温烧结阶段和峰值温度下的保温烧结阶段。在此阶段中，烧结体内完成了各种复杂的物理化学反应，形成电阻膜结构，使其真正具有电阻特性。1.2.3冷却阶段银浆烧结中的玻璃体冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上，形成欧姆接触。3烧结的温度曲线4烧结工艺烧结工艺2设备介绍21 烧结设备厂家2 Despatch烧结设备3烧结设备厂家1烧结工艺丝网印刷设备厂家较多，各家设备成膜的原理不尽相同，主要是TPS、BTU、Despatch、Centrotherm等。国内中电48所等单位也在生产，但稳定程度差别很大。3Despatch烧结设备2烧结工艺烘干区设备烧结区冷却区烧结炉温度调节软件上下功率调节烧结工艺各温区作用温区作用烘干区使有机溶剂脱离浆料烧结区使电极、背场可形成良好的欧姆接触，减小串阻温度梯度: 从常温到烧结高温，温度变化是剧烈的，用逐渐增温的方式来增加系统的稳定性烧结工艺粉状成型体的烧结过程示意图烧结工艺 烧结的SEM照片 a)烧结前b)烧结后丝网印刷工艺3工艺控制丝网印刷工艺温区Dry1Dry2Dry3Dry4FRN1FRN2FRN3FRN4FRN5FRN6带速温度200250270300400445570675837872230 mm/min温度可根据实际情况作出±10℃的调整，一般很少做大幅度的变动当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料，可考虑采用差异较大的烧结温度进行烧结一、烧结温度的设定丝网印刷工艺三、烧结步骤描述区域功能组成加热元件温度范围烘干区对3#丝网印刷后硅片表面浆料进行烘干Dry1Dry2Dry3Dry4加热元件为电热丝各温区单独可调通常温度不超过300℃烧结区去除浆料中的有质粘结剂铝背场及珊线烧结预烧结区FRN1FRN2FRN3FRN4主烧结区FRN5FRN6加热元件为近红外线加热管1~4区加热管功率为1600W5~6区加热管功率为2700W，各温区温度单独可调1~4温区可设置到700℃5~6温区可设置到1050℃冷却区硅片冷却冷却区水冷给水温度在16~22℃各区域间各有一个隔离炉膛(风帘隔离)隔离炉膛防止相邻区域中的过程气体相互混合丝网印刷工艺四、烧结炉的故障与处理1、空气流量过小或过大，空气压力不稳。提请设施部作解决。2、压缩空气中有大量水份和油份，加大流量，排除积累在流量计中的水份，同时提请设施部设法滤去压缩空气中的水份和油份。3、冷凝器排风量过小，提请设施部加大抽风量。4、冷却水温度过高，提请设施降低水温