N型太阳能电池硼发射极烧穿型铝浆-刘梦雪

T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 项目组成员刘媛 刘艳冬 刘梦雪 汇报时间 2018年 8月 18日 中国科学技术大学纳米学院 南通天盛新能源股份有限公司 汇报人刘梦雪 汇报时间 2018年 11月 会议报告 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 1 基本信息 2 技术目标与路线 3 初步表征 4 阶段性实验结果 5 技术难点 目录 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider n-Si 01 图 1 N型电池基本结构 ➢ 铝浆代银铝浆，提效降本； ➢AL/Ag和 Al浆的作用形成接触，并平衡开压； ➢ 合适的钝化层厚度，可以形成共烧； ➢ 硼扩层特定的掺杂浓度，利于欧姆接触。 背面电极 P层 SiNx 减反射层 Al2O3 钝化层 Al浆 正面电极 Ag/Al浆 图 2 P层掺杂浓度 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 02 图 3 栅线截面 SEM 技术难点 21 3 目标路线 栅线体电阻率＜ 2.5 E-5 Ωcm 接触电阻率＜ 1 mΩcm2 低温烧结（ 710-730℃ ） J0＜ 300 fA/cm2 ➢ 原理上可行，工艺有很多可以优化的空间，实现目标只是时间的问题 烧穿钝化层，不破坏 PN结 低接触电阻 低栅线体电阻 低复合 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 03 4Ag玻璃中） 2O2-Sis 4Ag玻璃中 SiO2玻璃中 银浆接触机理 正银浆料中玻璃料（如 PbO或溶于玻璃中的 AgO可将 SiNx等电介质局部开口 烧结工艺的冷却阶段，生成银微晶，实现块体 Si与 Ag栅线之间的欧姆接触。 银浆与银铝浆同 等情况下烧结 浆料种类 ρcmΩcm2 Ag 浆 ＞ 100 Ag-Al浆 1 Al 浆 1 ➢ 单独用银浆并不能烧穿钝化膜，在银浆内加入一些铝可以改善接触； ➢ 铝浆的接触机理，尚未见文献报道。 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 03 在 690 710 730 750 780℃不同峰值温度下烧结 ➢ 690℃下很难烧穿，接触电阻率很难降低； ➢ 780℃下，过烧严重，复合较高； ➢710-750℃可以在较低复合下形成好的欧姆接触； ➢ 烧结曲线后期优化，保证共烧的同时，减少局部烧结不均匀现象，进一步降低复合。 730℃ Voc与 ρC平衡 78*78mm2 Voc646-650mV， ρC0.5 -1 mΩcm2 690℃ 开压无损 失，接触不够 ρc 10-50 mΩcm2 780℃ 开压损失 Voc620-630mV ρc 0.02 mΩcm2 710℃ 较平衡 Voc640-646mV ρc 0.5-0.9 mΩcm2 750℃ 较平衡 Voc640-645mV ρc 0.2-0.5mΩcm2 图 4 SEM与不同烧结峰值温度实验结果 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 03 1-3 μm 5-6 μm 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 接触电阻率 /m Ω cm 2 粉体粒径 /μm 9-11 μm 图 730℃下烧结不同粉体粒径与接触电阻率关系图以及表面 SEM图像 ➢ 平面 SEM上局部不均匀现象与粉体粒径有关； ➢粒径较大的粉体对钝化层的腐蚀面积和深度增大，后期倾向于用小粒径粉体，降低复合。 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 04 浆料类型 Vocmv ρcmΩcm2 pEffby Suns-Voc J01（ fA/cm2） P1 Ag/Al -- -- -- -- P2 Al 4.5 -0.03 0.34 -90 ➢ 电池的 Voc,FF,Jsc均与复合有关， J0将近 90 fA/cm2的降低，理论上可以大幅度提高电池 的电性能； ➢使用铝浆相对于银铝浆成本大幅度降低， 银铝浆与铝浆电性能对比 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 体电阻率 ρL 4.00E-6 Ωcm ＜＜ ρL 4.00E-5 Ωcm Ag Al 浆料 细栅 纯金属 ρAg 1.65E-8 Ωcm ≈ ρAl 2.83E-8 Ωcm 预期 ρL 4.00E-6 Ωcm ＜＜ ρL 2.00E-5Ωcm 05 ➢ 当前阶段制得铝浆，浆料体电阻率比银铝浆大一个数量级； ➢ 转换思路，纯银和纯铝的电导率在一个数量级，差异不明显，目前铝浆可以做到 2.17E-5 Ωcm，后期最低只能做到 1.00-1.50E-5 Ωcm； ➢ 铝浆与银铝浆的体电阻率仍有较大差异。 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 网版设计 缩小差异 Ag/Al浆 Al浆配方优化 线型优化 05 ➢ 放大为线电阻 RL问题，优化浆料细栅线型，可以缩小铝浆与银铝浆之间的差异； ➢ 进一步放大为串阻 RS问题，通过模拟计算，采用 12BB工艺，可以将线型做到线宽 45μm线高 25μm时，铝浆与银铝浆 Rs无差异。 体电阻率 RS ρL RL T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider THANK YOU 05