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2 实验结果及分析 2.1栅线体电阻 实验测得栅线体电阻率ρmetal与玻璃粉含量关系如图5所示,浆料体电阻率随着玻璃粉含量的增加呈现出先减小后增大的趋势。在质量分数为0~3%范围内,浆料电阻率随着玻璃粉含量增加减小,如图6所示,可能的机理如下:(a)浆料在未经烧结时, 浆料中银粉和玻璃粉分散在有机溶剂中;(b)大于200℃,有机溶剂开始挥发,温度继续升高,400℃左右玻璃粉即开始软化,玻璃粉与银粉浸润,填 补了部分银粉颗粒间由于溶剂和树脂挥发留下的空隙;(c)退火完成后,浆料开始冷却,玻璃粉由于冷却收缩,与玻璃粉浸润的银粉颗粒间的距离同时被缩小。在图6(c)中,通过两种可能的导电通道降低了体电阻:(A)与玻璃粉浸润的银粉颗粒发生直接接触;(B)银粉颗粒中虽然存在玻璃粉熔体的阻挡层,但是玻璃体很薄,电子可通过隧道效应形成导电通道。 图5 玻璃粉质量分数与栅线体电阻关系 图6 玻璃粉降低栅线体电阻率原理图 随着玻璃粉含量进一步增大,由于玻璃粉为绝缘体,在浆料中占比例过大后,部分银粉颗粒分散玻璃体中,玻璃体阻挡层过厚,通过隧道效应导通的几率降低,因此烧结后浆料的体电阻率开始上升。 由测试结果,实验中的浆料和通常工业中应用的浆料,其电阻率是纯银电阻率1.59×10-6Ω·cm 的2倍~3倍,由SEM图7可以明显看出,烧结后银颗 粒间有很多空隙,这是造成丝网印刷银电极电阻率大的主要原因,其他方法制作的银电极结构更为致密,因此有更接近于纯银的电阻率,如使用蒸镀和光诱导化学镀等可获得致密的银结构,获得低于2.0×10-6Ω·cm的电阻率。 图7 烧结后银栅线SEM图 由前面细栅线电阻公式讨论,栅线电阻取决于电极材料体电阻率和栅线截面积,因此在电池制造工艺中,除考虑降低栅线材料体电阻率来降低总电阻外,通过改进印刷技术和浆料 ,提高栅线高宽比来增加栅线截面积也是降低栅线电阻的方向。 |