晶体硅太阳电池免银背电极工艺研究

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1、：分类号：密级ＵＤＣ：学号：４０５７２９１１５０３２南昌大学硕士研究生学位论文晶体硅太阳电池免银背电极工艺研究ｍｅｎｔｏｆ－ＤｅｖｅｌｏｐＡｇｆｒｅｅＢａｃｋＥｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ李迎辉培养单位（院、系）：材料科学与工程学院指导教师姓名、职称：魏秀琴副教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料科学与工程论文答辩日期：２０１８年０５月３１日答辩委员会主席：：评阅人２０１８年月日摘要摘要使用贵金属银作为晶硅电池前后电极制作的原材料，一直是电池成本偏高

2、的一个主要因素，因此为了降低电极生产成本，越来越多的研究人员提出以其它金属替代贵金属制备导电浆料。但是由于晶硅电池前电极结构相对复杂、结深较浅等问题，目前仍未实现大规模的生产应用，而背电极则没有这样的限制。因此，本研究仅对晶硅电池背电极的免银化进行相关探索，提出了两种方案：采用铝-锡浆料替代银浆制作背电极和采用铝带替代银浆制作背电极。第一种方案中，考虑到背电极的制作必须是熔体与硅的相互作用后形成可靠的机械连接和电连接，才能实现收集电流和导电的作用，我们尝试将硅片浸入铝-锡熔体中，考察铝-锡熔体与硅之间的相互作用效果，包括界面的均匀性及电性能等等，从而确定该方案的可行性。第二种方案的思路是，

3、直接将铝带熔化与硅结合形成纯铝电极，而不处于电池片上的铝片可做电池片间的连接导体。这一思路体现在生产中，背电极在组件制作时实现，而在电池制作中预留背电极处为空白。本研究先考察在经过电池电极烧结温度制度后的空白硅片上，铝带熔化及相互作用效果的影响因素。然后以烧结过但背电极处为空白的电池片为研究对象，模拟现行太阳电池组件的制作方法，在外压下使铝带在背电极处熔化与并与硅结合形成纯铝电极，得到完整电池片，考察电池片性能。研究结果表明：同样的温度制度条件下，硅片在纯铝熔体中能够形成均匀熔蚀区，而在铝-锡熔体中则存在部分未作用区，并且随着熔体中锡含量的增加，硅片和熔体的相互作用也越来越困难。经过测试发

4、现未作用区的硅片少子寿命并未增加，即熔体对未作用区的硅片没有起到钝化作用。铝-锡合金在空气中经过工业电池片温度制度烧结后，已无法达到和镀锡铜带相互连接的要求，金属锡有严重的氧化以及挥发现象。这些结果表明，采用的铝-锡粉浆料代替银浆制作背电极的思路已不可行。在无外力作用的条件下采用工业电池片烧结温度。研究发现，当峰值温度为770℃以上时可以达到无背银电池片和铝电极连接的要求，并且能够制备出效率略高于银背电极的电池片，其最高转换效率为12.3%（同批次银背电极电池片经切割和打磨步骤后的平均效率为12.2%）。在有外力作用的条件下模拟工业电池片组件焊接。研究发现，当温度制度为615℃加热65s或

5、700℃加热5s以上时均可达到无背银电池片和铝电极连接的II摘要要求。0.2mm厚铝带作为背电极制备出的电池相比于0.1mm厚铝带制备出的电池有更好的电性能。在一定范围内随着样品加热温度的升高以及加热时间的延长，电池片转换效率也越高。关键词：太阳能电池，背电极，铝，铝-锡IIIABSTRACTABSTRACTTheuseofnoblemetalsilverasarawmaterialfortheproductionofbatteryfrontandrearelectrodeshasalwaysbeenamajorfactorinthehighcostofbatteries.Therefor

6、e,inordertoreducethecostofelectrodeproduction,moreandmoreresearchersproposetouseothermetalsinsteadofpreciousmetalstoprepareconductivepastes.However,duetothecomplexstructureofthefrontelectrodeofcrystallinesiliconcellsandtheshallowdepthofthejunction,thereisstillnolarge-scaleproductionandapplication,

7、whilethebackelectrodehasnosuchlimitation.Therefore,thisstudyonlyexploredthesilver-freebacksideofcrystallinesiliconcells,andproposedtwoschemes:usingaluminum-tinpasteinsteadofsilverpastetomakethebackelectrodeandalu