PDF《纳米 犃犵ز犆狌 粉在多晶硅太阳能电池银浆中的应用》

3 时, 丝网印刷后形成的栅线既不会有断线产生, 也不会 发生由于浆料浓度过稀栅线两侧的扩散. 1.

3 正面电极的烧结 为了确定本实验的烧结工艺, 首先需要确定浆 料电极中的有机溶剂和有机粘结剂的挥发温度, 并 在挥发温度保温一段时间, 让浆料中的有机物质充 分挥发.为了确定这些有机物质的挥发温度, 本实 验在烧结前利用同步热分析仪测量配置好的浆料的 热重, 采用的仪器为美国 T A 公司的 Q

6 0 0.图1为 实验配置浆料的热重分析仪 ( T GA) 曲线. 图1 实验配置浆料的 T GA 曲线 根据图1可知, 曲线上的极值点为该温度下物 质挥发的挥发温度.由图1可得出本实验配置的浆 料有几个挥发温度, 如表1所示. 表1 浆料有机物质的挥发温度 挥发 温度1 /℃ 挥发 温度2 /℃ 挥发 温度3 /℃ 挥发 温度4 /℃

1 0

0 1

6 9

2 2

7 3

4 0~3

8 0 根据表1可以确定实验中正电极的烧结工艺, 工艺流程如下:

1 )室温下, 将印刷好的电池片送入马弗炉中, 设置 马弗炉的升温速率为10℃/ m i n , 升温至105℃, 保温1 0m i n, 让电池片正电极中的水分完全 蒸发出来[

5 ] .

2 )将炉子温度升高到170℃, 升温速率为10℃/ m i n, 保温1 0m i n , 让电池片正面银浆中的有 机溶剂1完全挥发.

3 )将炉子温度升高到230℃, 升温速率为10℃/ m i n, 保温1 0m i n , 让电池片正面银浆中的有 机溶剂2完全挥发.

4 )将炉子温度升高到400℃, 升温速率为747第5期黄霞等: 纳米 A g C u粉在多晶硅太阳能电池银浆中的应用

1 0 ℃/ m i n , 并保温1 0m i n , 让电池片正面银浆中的 有机粘剂等有机物质完全挥发.

5 )继续升温, 将炉子温度升高到8

0 0 ℃, 升温 速率为实验用马弗炉的最高升温速率(

1 5 ℃/ m i n) , 并在8

0 0 ℃保温2m i n [

6 ] .

6 )停止加热, 将电池片取出, 室温冷却. 在上述步骤中, 前面4步是为了去除正电极浆 料中的有机溶剂和有机粘结相, 并让它们完全挥发, 这是为了在后续的烧结中, 银颗粒的融合过程尽量 减少气孔的生成, 因为气孔可能会影响电极与硅片 的接触性能, 造成短路电流的减少.严格地讲, 第5) 步才会发生银颗粒的烧结现象, 在4

0 0~8

0 0℃范 围内, 浆料中的玻璃粉逐渐开始熔化, 并且会刻蚀硅 片表面的S i N 减反层, 甚至与减反层下面的p型硅 表面发生反应, 在这同时, 银也会与表面氮化硅、 二 氧化硅和硅接触, 或形成共晶体, 使得电极与硅形成 良好的欧姆接触[

7 ] , 从而能够将电池p n结产生的载 流子传输到负载电路中.

2 实验结果与讨论 2.

1 心擅 绐醭煞址治 利用透射电子显微镜( T EM) 观察数十纳米结 构的 A g C u粉末形貌可看出, 纳米颗粒的尺寸基本 在4 0n m 以下, 形状都为规 则的 球形, 由于Cu跟Ag的原子序数相差2 8, A g的相对原子质量比 C u 大, 在实验所用的生物型透射电子显微镜中, 能够通 过图像的衬度来区分原子序数不同的原子, 因此, 图 像中衬度大( 显得更暗) 的颗粒为 A g颗粒, 衬度小 ( 更亮) 的颗粒为 C u颗粒.根据以上分析, 可以得 出Cu的含量比 A g的含量大, 它们在粉末中分布都 很均匀[ 8] . 图2 纳米 A g C u颗粒的 T EM 图 利用 X 线光电子能谱( X P S) 分析 可得 出粉末 中含有元素成分及各元素的相对含量, 图3为纳米 A g C u颗粒的 X P S全谱图和各元素的高分辨谱图. 表2 为纳米AgCu中各元素的相对含量. 由图3(a)可看出, 实验测得的 A g C u粉末中含有 C、 N、 O、 A g和Cu.由表2可看出, 金属元素 C u占整个 相对质量密度 的23%, 考虑到样品表面会有C污染, 实际数值理应比此值高.这表明在纳米颗粒中, 金属元素 C u所占相对质量密度大, 如果电池片效 率得到提高, 则说明此制备方法有助于降低电极成 本.因此, 可看作部分导电相的 A g被Cu取代, 实 验中主要考虑 A g与C u的比例.由图3 ( e ) 可看出, A g