薄片晶硅太陽(yáng)電池彎曲的研究.pdf

1、隨著化石能源的不斷減少和能源需求的日益增加，可再生能源，特別是太陽(yáng)能受到了廣泛關(guān)注，作為太陽(yáng)能利用重要組成部分的光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。目前，晶硅太陽(yáng)電池占世界光伏市場(chǎng)90％以上。預(yù)測(cè)顯示，至少未來(lái)十年，晶硅太陽(yáng)電池仍將處于統(tǒng)治地位。 硅材料成本占晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)成本的50％以上，為了降低電池生產(chǎn)成本，薄片化是晶硅太陽(yáng)電池發(fā)展的必然趨勢(shì)。硅片的減薄帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題：硅片變薄，強(qiáng)度降低，使得燒結(jié)過(guò)程中電池片易發(fā)生彎曲變形，在后續(xù)工藝中，彎

2、曲的電池片容易破碎，降低了成品率，也增加了電池生產(chǎn)成本。如何減小電池片彎曲以提高成品率是薄片晶硅太陽(yáng)電池發(fā)展的重點(diǎn)。 目前，還沒有關(guān)于燒結(jié)工藝對(duì)電池片彎曲影響的系統(tǒng)研究，鋁漿影響電池片彎曲方面的研究較少，而且只是宏觀上的比較，所以本論文在研究了電池片彎曲時(shí)硅片彎曲變形類型的基礎(chǔ)上，主要研究了燒結(jié)工藝和鋁漿對(duì)電池片彎曲的影響，并對(duì)機(jī)理進(jìn)行了分析。通過(guò)詳細(xì)研究升溫過(guò)程、燒結(jié)溫度、燒結(jié)最高溫度處保溫時(shí)間、降溫過(guò)程和燒結(jié)氣氛等燒結(jié)工藝參

3、數(shù)對(duì)電池片彎曲的影響，我們提出了減小電池片彎曲的燒結(jié)工藝。通過(guò)詳細(xì)研究鋁層厚度、鋁顆粒大小和均勻性、粘結(jié)劑、粘度等鋁漿參數(shù)對(duì)電池片彎曲的影響，我們得出了鋁漿影響電池片彎曲的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诳焖贌崽幚?RTP)爐中進(jìn)行電池片的燒結(jié)，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)電池片彎曲度，用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察鋁層燒結(jié)前后的形貌。本論文得到的結(jié)論如下： 1.電池片彎曲變形時(shí)，硅片的變形屬?gòu)椥孕巫儭?2.電池片的彎曲度隨升溫速率的增大而增大

4、，但增加緩慢。增加鋁熔化前燒結(jié)時(shí)間，電池片彎曲度減小，增加鋁熔化后燒結(jié)時(shí)間，電池片彎曲度增大。 3.燒結(jié)溫度低于某個(gè)溫度，燒結(jié)溫度對(duì)電池片的彎曲沒有影響，高于此溫度，電池片的彎曲度隨燒結(jié)溫度的升高指數(shù)增大，此溫度的高低受升溫過(guò)程和鋁漿等因素影響。鋁熔化后的保溫處理，特別是燒結(jié)最高溫度處的保溫處理，會(huì)使電池片彎曲度急劇增大。 4.無(wú)論是高溫段還是低溫段，增大降溫速率都能減小電池片彎曲。相比之下，高溫段降溫速率對(duì)電池片彎曲的

5、影響更大。 5.燒結(jié)氣氛中必須要有氧氣存在，只要燒結(jié)氣氛中有足夠的氧氣來(lái)滿足鋁顆粒氧化層外殼的形成，氣氛中氧氣的比例不會(huì)對(duì)電池片的彎曲產(chǎn)生影響。 6.燒結(jié)工藝參數(shù)直接或者間接影響了鋁層的致密度和鋁硅熔體的凝固，二者直接影響鋁層的熱膨脹系數(shù)α<,Al>、彈性模量<,Al>和鋁硅熔體結(jié)晶溫度T<,f>，從而影響了電池片彎曲。因此，歸根結(jié)底，燒結(jié)工藝是通過(guò)影響α<,Al>，E<,Al>和T<,f>來(lái)影響電池片彎曲的。 7.減小

6、薄片晶硅太陽(yáng)電池彎曲的燒結(jié)工藝應(yīng)該是：鋁熔化前的升溫采用慢升溫，盡量增加鋁熔化前的處理時(shí)間，鋁熔化后的升溫采用快速升溫；在不影響電學(xué)性能的基礎(chǔ)上盡量降低燒結(jié)溫度，而且高溫段的升溫過(guò)程中，不能有保溫的存在；降溫過(guò)程要盡量采用快冷；燒結(jié)氣氛采用空氣氣氛，冷卻段可以用冷空氣。 8.鋁漿中鋁顆粒越小，均勻性越差，鋁層的致密度就會(huì)越高，燒結(jié)后電池片彎曲度越大。鋁漿中粘結(jié)劑越多，鋁顆粒越不容易被氧化，燒結(jié)后鋁層致密度就越高，電池片彎曲度越大