1、电池片浆料的烧结原理与概述电池片浆料的烧结原理与概述文章内文章内容均来自网容均来自网络络目录目录前言前言烧结目的烧结目的烧结炉构造简介烧结炉构造简介 烧结设备概述烧结设备概述 DespatchDespatch烧结炉特点烧结炉特点 排和有机排排和有机排 烘干区烘干区 烧结区烧结区 冷却区冷却区 烧结原理（烧结原理（1 1） 烧结原理（烧结原理（2 2）烧结原理烧结原理- -概括概括正银栅线电流的引导方式正银栅线电流的引导方式烧结质量与温度调节烧结质量与温度调节1前言前言2进入进入21世纪以来，光伏发电作为理想的可再生能源发电技术，得到了迅猛发展。世纪以来，光伏发电作为理想的可再生能源发电技术，得
2、到了迅猛发展。在市场的拉动下，到在市场的拉动下，到2006年，我国已形成年，我国已形成1200MW。的生产能力。在太阳电池。的生产能力。在太阳电池片的整个生产工艺流程中，扩散、镀膜和烧结三道工序是最主要的，其中烧结是片的整个生产工艺流程中，扩散、镀膜和烧结三道工序是最主要的，其中烧结是使晶体硅基片真正具有光电转换功能的至关重要的一步。因此，烧结设备的性能使晶体硅基片真正具有光电转换功能的至关重要的一步。因此，烧结设备的性能好坏直接影响着电池片的质量。好坏直接影响着电池片的质量。3烧结目的烧结目的1、烧结就是把印刷到硅片上的电极在高温下烧结成电池片,最终使电极和硅片本身形成欧姆接触。 2、相对于
3、铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。3、铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。4、背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。4Despatch烧结炉构造简介烧结炉构造简介结构布局：结构布局： DespatchDespatch烧结炉分为烧结炉分为烘干区烘干区和和烧结冷却区烧结冷却区两个主要部分。依次为：烘干区有两个主要部分。依次为：烘干区有机排、热排、烘干一
4、区至四区、冷凝管、热排、烧结一区至六区、有机排机排、热排、烘干一区至四区、冷凝管、热排、烧结一区至六区、有机排（5656烧结区）、热排、水冷区、风冷区。烧结区）、热排、水冷区、风冷区。 烧结炉的烘干区和烧结区之间是断开的，有大概烧结炉的烘干区和烧结区之间是断开的，有大概45cm45cm，炉带上方有冷凝抽风，炉带上方有冷凝抽风管。管。红外线干燥区红外线干燥区烧结烧结区区冷却区冷却区电池片输电池片输出出电池片进入电池片进入5烧结设备概述烧结设备概述烧结设备概述6u 快速热升温（150/sec）u 增强冷却性能（150/sec）u 炉腔内温度稳定性高（2）u 软启动u 闭路温度控制u 增强的软件设置
5、管理u 先进的用户图形操作界面u 主生产控制界面u 数据记录u 冗杂温度过高自动关机u 硅片阴影最小化设计u 可安全，简便地使用工作室u 与视线齐平的电子装置，易于维护Despatch烧结炉-特点7Despatch：510-550-580-660-825-935_240ipm 实测温度曲线在烧结炉的烘干区有一个有机排和热排，烘干区烧结区连接处有冷凝器,烧结区有3个热排(烧结入口处有一个热排,水冷风冷区有2个热排)，烧结区2个有机排,热排使内部氛围与外界空气相隔绝。热电偶：探测有机排内废气的温度。有机排：烘干过程中产生的有害有机废气经过加热并点燃焚烧，然后再由外围设备抽走。热排和有机排热排和有机
6、排8烘干区共有8个腔体，每两个腔体组成一个温区，共4个温区。每个温区的上部有一个热电偶。每个腔体内上下各有一个进气口，缓缓向腔体内渗入压缩空气，即每个温区内上下各有两个进气口，上面两个进气口是相通的，可以控制气流量的大小，同样下面两个进气口也是相通的，也可以控制气流量的大小。每个腔体的上部有6个加热管，每个腔体的下部是有石棉围成的保温腔。热电偶：每一个烘干区各有一个独立的热电偶对温度进行监控和测量。压缩空气进气口：烘干腔体下半部分：内部为石棉构成的空间，起保温作用烘干腔体上半部分：内部为加热管烘干区烘干区烘干区烘干区作用作用：在150干燥时使有机溶剂完全挥发脱离浆料,否则在高温烧结时 剂产生的
7、气泡将会造成裂缝。在300400进行burn-out的过程，烧除掉胶料中 的有机黏结剂.9 烧结区共有6个腔室。每个腔室为一个温区。每个温区各有一个热电偶，对温度进行监控和测量。每个腔室的上下各有一个压缩空气进气口，每两个腔室的进气口是相联通的，即烧结1区和2区的上部进气口是相通的，并可以控制气流量的大小。同样，烧结1区和2区的下部进气口也是相通的，并可以控制气流量的大小。烧结36区的上部（下部）两个进气口也是相通的，并可以个独立控制气流量大小。烧结炉废气排放口和集油盒：在烧结区前端和后端各有一个废气排放口，其中集油盒可以定期清洗一下，防止废油滴到电池片上。压缩空气进气口热电偶烧结区加热管烧结
8、1区烧结2区烧结3区和4区烧结5区和6区烧结区烧结区烧结区烧结区作用作用：电极金属材料和半导体单晶硅加热达到共晶温度时，单晶硅原子以一定的比例溶入到熔融的合金电极材料中。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。使电极、背场可形成良好的欧姆接触，减小串阻。10冷却区冷却区冷却区分为水冷区和风冷区。水冷区是通过循环冷水，吸收电池片的热量风冷区是用冷却的空气进一步降低电池片的温度。水冷区风冷区烧结曲线11采用一次烧结的共烧工艺，同时形成上下电极的欧姆接触。银浆、银铝浆、铝浆印刷过的硅片，经过烘干使有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上。当电极金属材料和半导体
9、硅加热达到共晶温度时，硅原子以一定的比例溶入到熔融的合金电极材料中。温度降低，系统冷却形成再结晶层，溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层，形成欧姆接触。( (其中烧结段从其中烧结段从500500迅速迅速升温至升温至850850左右，必须在极短时间内使基片达到共晶温度，然后急剧降温到左右，必须在极短时间内使基片达到共晶温度，然后急剧降温到500500以下，这段时间约以下，这段时间约10s10s，而在，而在850850仅停留仅停留2 23s3s。) )烘干烧结风冷水冷烧结曲线烧结曲线烧结烧结原理（原理（1 1）12烧结烧结原理原理 ( ( 2
10、2 ) ) Despatch 烧结工艺包括四个阶段：( (1) 1)有机物燃烧段，有机物燃烧段，(2)(2)预热段，预热段，(3)(3)烧结段，烧结段，(4)(4)降温段降温段。(1)有机物燃烧段：设定温度在100-350，设定温度过高，浆料 中的有机物挥发速度过快，造成金属颗粒之间疏松，造成烧结后R电极和R接触过大；若温度设置过低，导致有机物燃烧不完全，引起以上问题。(2)预热段：设定温度在350-600，使背电场和背电极升高到一定温度。(3)烧结段：设定温度600以上，其决定了烧结过程中银硅合金，铝硅合金中金属原子的浓度，对正电极和背电场以及Rs，FF影响非常大。设定温度过高，会使正电极烧
11、穿，设定温度过低，Isc和FF下降，Rs升高，EFF下降。烧结段是烧结的核心。烧结段是烧结的核心。13烧结烧结原理原理- -概括概括印刷了浆料的硅片经过烘干排焦过程后使浆料中的大部分有机溶剂挥发，膜层收缩为固状物紧密粘附在硅片上，这时可视为金属电极材料和硅片接触在一起。所谓的烧结过程是要使电极和硅片本身形成欧姆接触，其原理为当电极里金属材料和半导体单晶硅加热到共晶温度时,单晶硅原子以一定比例融入到熔融的合金电极材料中.单晶硅原子融入到电极金属中的整个过程一般只需要几秒钟的时间。融入单晶硅原子数目取决于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度越高，电极金属材料体积越大，则融入的硅原子数目就越多，这
12、时的合金状态被称为晶体电极金属的合金系统.如果此时的温度降低,系统开始冷却形成再结晶层,这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来,也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够的量的与原先晶体材料导电类型相同的杂质成分，就获得了用合金法工艺形成的欧姆接触；如果在结晶层含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成分就获得了用合金工艺形成的P-N结。14正银栅线电流的引流方式正银栅线电流的引流方式a.Direct connection : 银颗粒和emitter的直接接触b.Tunneling : 若银颗粒和emitter间存有极薄的glass film，则
13、电流可藉由tunneling effect来传导c.Tunneling & hopping : 若银颗粒和emitter间存有较厚的glass film，则电流可藉由tunneling和玻璃中金属析出物之间的hopping来传导15烧结质量与温度调节烧结质量与温度调节烧结质量要求烧结质量要求1、最优的电性能参数2、烧结后的氮化硅表面颜色应该均匀，无明显的色差.3、电极无断线4、背场无铝珠5、电池最大弯曲度不超过4mm6、烧结温度的控制：温度过低导致烧结不足即串联电阻过大；温度过高导致烧穿即并联电 阻过小.根据根据IV曲线调节烧结温度曲线调节烧结温度Rs高未烧透 解决办法：加温或降带速Rs低，Rsh高正确的温度烧结温度范围 Rs适当的低，Rsh很低过烧 解决办法：降温或者加带速Irev反向漏电电流也是一个很重要的参考指标，反向漏电电流越小越好。16
