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2. 2 玻璃粉类别及含量影响 玻璃粉作为一种助熔剂,其在体系中可粘结铝粉,同时其提高铝粉流动性,促进形成硅铝合金层[7]。而硅铝合金层的均匀性直接影响电池片的电性能。相关研究大多从硅铝合金层的厚度,亮度,连续性出发,通过电子显微镜或光学显微镜观察硅铝合金层来表征其性能[8]。采用光学显微镜观察铝浆烧结后微观形貌如图1 所示。可见在导电铝层和P 型硅层间存在均一致密的硅铝合金层。 图1 电池片微观形貌 Fig. 1 the micro morphology of soloar cell 玻璃粉的熔点及含量直接反映了快速烧结过程中浆料组分的流动性,从而影响合金形成。为此,本文主要从玻璃粉熔点出发,考察不同熔点的玻璃粉及玻璃粉含量对硅铝合金层形成的影响。由图2 可以看出分别添加相同质量玻璃粉1#与玻璃粉2#时,由于玻璃粉1#具有更低的熔点,其浆料在烧结后所形成的P + 层具有更低的方阻。而同时随着玻璃粉含量的增加,浆料高温流动性得到改善,表现为P + 方阻呈现降低趋势,有利于提高电池片的转化效率。通常浆料的热膨胀系数无法与硅材料做到完全匹配,单晶硅热膨胀系数为4. 0 × 10 - 8 K - 1左右[9],铝的热膨胀系数为23. 2 × 10 - 6 K - 1,在烧结过程中必然产生电池片翘曲,层压过程中易出现碎片。电池片烧结翘曲需要严格限制,通常单晶硅片允许翘曲1. 5 mm以下,多晶硅由于面积更大,翘曲最大为1. 3 mm。 图2 玻璃粉对P + 层方阻的影响 图3 玻璃粉对硅片翘曲影响 由图3 可以随着玻璃粉含量的提高,电池片的翘曲呈上升趋势,同时表明1#玻璃粉的浆料烧结后具有较低的曲翘度。1#玻璃粉和2#玻璃粉的热膨胀系数分别为2. 0 × 10 - 6 K - 1、3. 4 × 10 - 6 K - 1,远大于单晶硅材料的热膨胀系数,为此,玻璃粉填充含量应小于3. 5%,而低热膨胀系数的1#玻璃粉更适用于背场铝浆。同时,1 #玻璃粉具有更低的熔点( 软化温度500℃,熔化温度760℃) ,因此在烧结过程中,可以在相对较低的温度下熔融,使得形成的硅铝合金层更加连续。从图4 可以看出添加玻璃粉1#所形成的硅铝合金层比添加玻璃粉2 #形成的硅铝合金层更加连续。因此可以看出玻璃粉1#相对玻璃粉2#有更加优越的性能。也与相关研究吻合。 |