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晶体硅太阳能电池背场铝浆研究

2015-2-12 17:26| 发布者: solartest| 查看: 8776| 评论: 0|原作者: 杨鹏|来自: 光伏测试网

摘要: 晶体硅太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,近年来其发展速度迅速[1]。硅太阳能电池用的铝浆用于形成太阳能电池背场,同时作为太阳能电池的背电极使用。在烧结过程中,铝层与硅层 ...
       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。
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