太阳能电池前后电极制备原理课件.ppt
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- 关 键 词:
- 太阳能电池 前后 电极 制备 原理 课件
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1、厚膜银电极的基本形成过程厚膜银电极的基本形成过程电接触如何形成?电接触如何形成?电流输运机理?电流输运机理?烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅表面的凝聚厚膜银电极的基本形成过程厚膜银电极的基本形成过程电接触如何形成?电接触如何形成?电流输运机理?电流输运机理?烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC玻璃在硅表面的凝聚电接触的形成(穿透SiN膜后)机理 II机理 I硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶机理 I机理 II硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶电接触的形成(穿透SiN膜后)机理 I机理 II电
2、接触的形成电接触的形成(穿透SiN膜后)硅在玻璃中溶解硅在玻璃中溶解硅的再结晶硅的再结晶通过氧化还原反应进入硅:通过氧化还原反应进入硅:Si+MO x,glass SiO2,glass+M机理 I机理 II电流输运机制电流输运机制(穿透SiN膜后)直接通过银直接通过银硅间的接触层传硅间的接触层传导电流导电流通过化学改性的玻璃层隧穿传通过化学改性的玻璃层隧穿传导电流导电流新的研究进展新的研究进展形成接触的微观结构样品1:在RTP炉中烧结 升温:26K/s tpeak:810C;5 sec;降温:26K/s过烧结SEM/EDX 断面分析在硅中已经形成硅的结晶在硅中已经形成硅的结晶新的研究进展新的研
3、究进展形成接触的微观结构样品2:在RTP炉中烧结 升温:90K/s tpeak:810C;5 sec;降温:30K/sSEM/EDX 断面分析在栅线和银结晶体之间存在玻璃层在栅线和银结晶体之间存在玻璃层新的研究进展新的研究进展样品的准备:银在含铅玻璃中溶解(1000C,2h)在RTP炉中烧结 升温:75K/s tpeak:810C;100 sec;降温:75K/sSEM/EDX 断面分析Ag从玻璃料中生长进入硅表面从玻璃料中生长进入硅表面形成接触的微观结构问题的讨论问题的讨论l玻璃料进入硅中的机理?l为什么银结晶会生长进入硅发射结中?l电流输运机理的特性是什么?方法:方法:将竞争的过程分开将竞
4、争的过程分开 集中在玻璃料上集中在玻璃料上玻璃料进入硅中的机理(无银)玻璃料进入硅中的机理(无银)玻璃料在硅上:800C;4min玻璃料在硅上:730C;1min腐蚀是通过氧化还原反应进行的腐蚀是通过氧化还原反应进行的厚膜银电极的基本形成过程(新理解)厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?厚膜银电极的基本形成过程(新理解)厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass
5、之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?厚膜银电极的基本形成过程(新理解)厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?厚膜银电极的基本形成过程(新理解)厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和
6、MO x,glass之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?厚膜银电极的基本形成过程(新理解)厚膜银电极的基本形成过程(新理解)烧去有机溶剂玻璃料烧成:变成液体溶解银增强银的烧结过程腐蚀穿过ARC在Si和MO x,glass之间发生氧化还原反应银生长到硅表面电流输运?电流输运?形成机理的证据形成机理的证据硅和金属氧化物反应:这种反应形成了腐蚀坑,在降温过程中Ag颗粒在这些腐蚀坑附近再结晶PbO+SiPb+SiO2 Ag的沉积过程的沉积过程玻璃料对硅表面的腐蚀是各项异性的。在硅表面形成倒金子塔形的坑Ag原子在表面结晶时在倒金子塔中形成规则的Ag颗粒Ag晶粒的析出机理晶粒的析出机理(
7、1)与PbO和Si发生的氧化还原反应类似,玻璃料中的Ag2O与Si发生如下反应:Ag2O+Si Ag+SiO2(2)Ag和被腐蚀的Si 同时融入玻璃料中。冷却时,玻璃料中多余的Si外延生长在基体上,Ag晶粒则在Si表面随机生长。(3)在烧结过程中通过氧化还原反应被还原出的金属Pb呈液态,当液态铅与银相遇时,根据Pb-Ag 相图银粒子融入铅中形成 Pb-Ag相。Pb-Ag熔体腐蚀Si的晶面。冷却过程中,Pb和Ag发生分离,Ag在晶面上结晶,形成倒金字塔形。形成机制小结形成机制小结有机溶剂挥发形成AgO壳玻璃料穿透SiN层PbO+SiPb+SiO2玻璃料腐蚀硅并析出AgO与硅反应并析出Ag2O+S
8、iPb+SiO2液态Pb与Ag形成液态Pb-Ag相液态Pb-Ag相腐蚀硅(100)面冷却时Ag在硅(111)面结晶从从Ag-Si相图看银的溶解与再结晶相图看银的溶解与再结晶从Ag-Si相图看:两者形成合金的最小温度为830度,比例为:Ag:Si=14.5:85.5银的融化点为950 C因此,在太阳电池的烧结温度下(850900 C),银无法溶解与硅形成合金但如果银和硅形成混合相,则可以在830 C形成固态的合金。玻璃料的作用是形成一种Ag和Pb的混合态,以使其合金点下降,使得银在低于830 C溶解电流输运模型电流输运模型可能的电流输运机理:直接晶化栅线相互连接 2.通过改性的玻璃层随穿传导1.
9、重掺杂 Rc 通过H烧结可以减少1 Ag晶粒和栅线直接接触2 通过极薄的玻璃层隧道效应3 通过金属颗粒沉积的玻璃层的多重隧道效应导电机理导电机理三类接触:三类接触:结论结论l厚膜接触及其形成的模型细节:厚膜接触及其形成的模型细节:硅的腐蚀是通过在Si和MO x,glass之间发生氧化还原反应进行的银的结晶生长进入发射结是由于一种通过玻璃料的输运过程进行的两种可能的电流输运:1.直接接触 2.通过玻璃料l需要进一步讨论的问题:需要进一步讨论的问题:什么是银生长的机理?再结晶的银与栅线电极之间的电流输运特性是什么?不同的烧结温度造成的硅表面腐蚀坑的面积不同不同的烧结温度造成的硅表面腐蚀坑的面积不同
10、700740760780800820接触电阻与烧结温度的关系接触电阻与烧结温度的关系烧结温度越高,则接触电阻率越低。烧结温度越高,则黑区面积越大。好坏样品的区别好坏样品的区别玻璃层较厚玻璃层较薄溶解的银多溶解的银少高玻璃转变温度银浆低玻璃转变温度银浆几点结论:几点结论:lAg厚膜与Si接触的面积受温度影响很大。接触电阻随着Ag厚膜与Si直接接触的面积增大而增大。l在玻璃料中添加物和掺杂可以降低烧结峰温,且随着添加物和掺杂的增加,烧结峰温降低的越大,电学性能也得到提高。l具有低玻璃转变温度的玻璃料,软化的早,溶解的银多,形成的玻璃层较厚,造成接触电阻高。具有高玻璃转变温度的玻璃料软化的较晚,溶解
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