太阳能电池正面电极用银浆.doc

太阳能电池正面电极用银浆 一、引言 随工业发展及人类活动的增加，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生的矿物能源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题己成为影响人类生存和发展的关键问题之一。不仅如此，由燃烧矿物能源产生的温室气体加快了全球变暖的步伐，使各种自然灾害频繁发生，因此开发利用新型的、环保的、可再生能源已是当务之急在长期的能源战略中，太阳能作为未来主要替代能源之一已成为人们的共识。这是因为与风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源相比，太阳能光伏发电有着诸多无可比拟的优点：如清洁性、安全性、广泛性、无噪声、无污染、能量随处可得、无需消耗燃料、无机械转动部件、维护简便、可以无人值守、建设周期短、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合等。 我国的光伏电池技术是从60年代发展空间用太阳能电池开发起步的，地面用光伏电池的生产是从1970年代初开始，主要的低成本技术及生产能力则在80年代中期建立起来。经过多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展，光伏电池转换效率不断提高，与发达国家相比，技术差距在不断缩小。 而另一方面，我国光伏产业与发达国家相比还存在巨大差距，其差距表现在：自动化水平低；技术水平较低，太阳能电池和组件效率低于国际水平；专业原材料国产化程度不高，专用材料国产化品种不全；已实现国产化材料和部件性能还有待进一步改进。 在整个太阳能电池制作过程中太阳能电池结构的合理设计、太阳能电池材料的外延生长和电池的后工艺制作是太阳能电池制作的三个最基本环节。太阳能电池正、背面电极的丝网印刷和烧制工序作为太阳能电池单体制作的最后一道工序，其材料的选择和条件的控制将直接影响着整个太阳能电池的各项性能。因此，作为这道工序必备材料的银浆是太阳能电池器件制作所需的关键材料之一。目前国产太阳能电池所用正面电极用银浆市场几乎被少数儿个跨国公司垄断，使得银浆成为制约我国光伏产业进一步发展以及提高太阳能电池国产化水平的瓶颈之一。 二、太阳能电池正面电极 2.1太阳能电池正面电极材料要求 太阳能电池的正面电极是与P N结两端形成紧密欧姆接触的导电材料，它承担着收集硅片中的载流子并将其输送至外部电路的责任。在制备太阳能电池的正面电极及选择材料时，一般要满足下列要求： = 1 \* GB3 ① 能与硅形成牢固的接触； ② 接触电阻比较小，应是一种欧姆接触； ③ 电极本身的体电阻要小，有优良的导电性； ④ 电极对硅基片的遮挡面积小，一般小于8 %； ⑤ 收集效率高； ⑥ 可焊性强； ⑦ 成本低廉； ⑧ 污染较小。 2.2太阳能电池正面电极的制备 目前，制造电极的方法主要有真空蒸镀、化学镀镍、银浆印刷烧结等。 1、真空蒸镀法制作电极：首先通过线切割机，光刻加工或激光加工等方法将电极图案制备在不锈钢箔或铁铜箔材质的掩膜上，再经真空蒸镀法将电极材料蒸镀到硅基片上，即得到一定图案的正面电极。这一方法精度高，所制备的电极接触电阻较小，而且不引入其他杂质。 2、化学镀镍制作电极：此种方法同样需要制备带有电极图案的掩膜。然后利用镍盐（氯化镍或硫酸镍）溶液在强还原剂次磷酸盐的作用下，依靠硅基片表面具有的催化作用，使次磷酸盐分解出初生态原子氢将镍离子还原成金属镍，同时次磷酸盐分解析出磷，因此在硅基片上获得镍磷合金的沉积镀层。 3、丝网印刷制作电极：真空蒸镀和化学镀镍制作电极的方法虽然能得到高质量的正面电极，但存在工艺成本高，能耗大，批量小，不适宜于自动化生产等问题。为了降低生产成本和提高产量，人们将厚膜集成电路的丝网漏印工艺引入太阳能电池的生产中。此种方法的第一步仍然是制板，但其板材是具有一定目数的尼龙或不锈钢材质的丝网网布。首先在丝网网布上涂敷一层感光胶，再经过紫外线曝光在感光胶膜上制出电极所需图案，之后通过印刷工艺将专用浆料透过制备好图案的网板印刷到硅基片上，经快速高温烧结即得到所需电极栅线。这种方法制备的电极质量虽然不高，而且容易将杂质引入到硅基片中，但其具有加工性和成本上的绝对优势。目前，通过此种工艺，可使电极线条宽度降到50 μm，厚度达到10 ~20 μm。 三、太阳能电池正面电极用银浆 太阳能电池正面电极用银浆是可烧结的厚膜导体浆料中的一种。它通过丝网印刷工艺印刷到硅片上，再经过热处理形成太阳能电池的正面电极。浆料集金属材料、无机非金属材料、高分子材料于一身，其制备涉及到粉末制备技术、低熔点玻璃制备技术、浆料加工技术、半导体技术、流变学等诸多高科技技术领域。很多先进技术被用于对太阳能电池结构的设计进行改进从而不断改善太阳能电池三大性能（开路电压、短路电流、光电转换效率），在降低成本的同时提高电池的性能，对金属电极性能的改进就是其中一种行之有效的方法。而对金属电极性能改进的重点就在于如何改善银金属电极与半导体硅的之间的接触。 3.1基本性能要求