目前,丝网印刷欧姆接触广泛用于制作硅太阳电池正面电极。欧姆接触(即金属/半导体接触)不仅是一个改善工业化太阳电池效率和填充因子的重要参数,也是研究金属化系统界面性质的重要参数。测量比接触电阻是一种定量地评估欧姆接触的方法,比接触电阻的测量对了解银导电浆料组分与金属化欧姆接触之间的关系,得到高质量的欧姆接触和高转化效率的太阳电池具有重要意义。
理想欧姆接触的接触电阻很小,因此,作为太阳电池正面接触金属化,必须满足硅与银电极接触电阻的最小。而接触的质量严重依赖于银导电浆料的性质。银导电浆料主要由银粉颗粒、无机相以及有机载体组成。银粉作为导电功能相,其烧结质量直接影响收集电流的输出;无机相,主要是玻璃粉,不仅有高温粘结作用,还是银粉烧结的助熔剂以及形成银一硅欧姆接触的媒介物质。本工作主要通过比接触电阻的测定,定量研究了银导电浆料中的银粉颗粒大小以及玻璃相的铅含量对欧姆接触的影响。
一、实验
1、银粉的制备
以硝酸银(99.9%)为前驱体,以二次蒸馏水配制成浓度为0.5~1.0 mol/L的硝酸银溶液,再滴入定量的氨水,配制成银氨络合物溶液。以抗坏血酸为还原剂,明胶和油酸为保护剂,配制成混合溶液,浓度控制在0.5~3.0 mol/L范围内。将硝酸银溶液和还原剂混合溶液以并流方式加入到500mL的带有机械搅拌及温度控制装置的三口烧瓶中。加料结束后,继续搅拌0.5 h,过滤,滤饼先用去离子水洗涤至中性,再用无水乙醇洗涤3次。洗涤产物于50℃真空下干燥5 h。控制不同反应物的浓度和加料速度,得到不同粒度的银粉颗粒。
2、无机相的制备
无机相为Si02一A1203一PbO一B2O3体系的玻璃。玻璃组分的设计使软化温度在400~600℃。精确称取各种原料,将原料在研钵中混和研磨均匀,用刚玉坩埚熔融玻璃料。熔制温度在900~1300℃,保温时间为1-2h。待玻璃液澄清均化后,直接倒人去离子水中水淬,然后在行星式球磨机上进行球磨,玻璃粉过400目筛即得到无机相。
3、银浆的制备
将不同软化温度的无机相、有机载体(乙基纤维素和松油醇)与不同大小银粉混合,它们之间比例为5/20/75,首先将上述混合物在玛瑙研钵中充分混合,然后在三辊研磨机上研磨。为了得到好的均质效果,要在研磨机上反复几次。
4、栅线电极的制备
采用300目的尼龙丝网,电极间的间距取ln=2、4、6、8、10、12 mm,电极的长度为W=21mm,电极的宽度为L=150μm。多晶硅基片大小为65mm×65mm,厚度为250μm,方块电阻为40Ω,表面镀有Si3N4减反射膜。硅片清洗之后,放人温度为80℃的烘箱中烘干后冷却,再用丝网印刷机印制电极,然后在Despatch红外烧结炉进行烧结。
5、分析与测试
采用BT-9300H型激光粒度仪测定银粉的粒度;采用熔石英膨胀仪测定玻璃的软化温度;通过JEOL-JSM-6705F型场发射扫描电子显微镜观察电极表面的微观结构;采用作图的传输线法测定所印特殊图案电极的比接触电阻。