每一批次硅片由于其雜質(zhì)摻入的比例以及深度的不同，每批硅片都有其最佳的燒結(jié)點(diǎn)，當(dāng)溫度過(guò)高或者過(guò)低，都不能達(dá)到我們理想的燒結(jié)效果。欠燒時(shí)，歐姆接觸沒(méi)有完全形成，串聯(lián)電阻便會(huì)偏大，填充因子偏低；過(guò)燒時(shí)，硅片表面的擴(kuò)散磷在高溫下被驅(qū)趕到硅片的深處，而銀漿中的磷不能形成充分的磷源補(bǔ)充，硅片表面的雜質(zhì)濃度就會(huì)下降，接觸電阻就會(huì)增加，同時(shí)銀硅合金也會(huì)消耗過(guò)多的銀，此時(shí)的銀硅合金層相當(dāng)于隔離層，阻止了載流子的輸出，也會(huì)增加接觸電阻，降低填充因子。因此通過(guò)考察接觸電阻的好壞以及p-n結(jié)特性我們便可以判斷出燒結(jié)情況的好壞。結(jié)合并聯(lián)電阻以及反向電流的考察，我們便可以大體判斷出燒結(jié)的調(diào)節(jié)方向，過(guò)燒時(shí)會(huì)導(dǎo)致電極燒穿，更多的雜質(zhì)驅(qū)散到p-n結(jié)附近，增加了局部漏電的幾率[10]，這時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的特征就是并聯(lián)電阻偏小，反向電流偏大，同時(shí)溫度過(guò)高時(shí)表面復(fù)合幾率增大，短路電流也會(huì)相應(yīng)減小。因此燒結(jié)匹配性的判斷主要是對(duì)串聯(lián)電阻中的接觸電阻、并聯(lián)電阻、填充因子、反向電流以及短路電流的綜合判斷。

實(shí)驗(yàn)

1）樣品：實(shí)驗(yàn)選用面積為156mm×156mm,晶向?yàn)?lt;100>的p型單晶硅片作為實(shí)驗(yàn)樣品，其電導(dǎo)率為0.5Ω•cm～2.0Ω•cm，原始硅片厚度約200μm。實(shí)驗(yàn)樣品共分為11組，每組樣品20片。2）實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟如下：清洗制絨→擴(kuò)散制結(jié)→刻蝕→去磷硅玻璃→鍍減反射膜→印刷→高溫?zé)Y(jié)→測(cè)試統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)→調(diào)節(jié)燒結(jié)工藝→分析結(jié)論。（1）清洗制絨，采用低濃度的堿溶液腐蝕制備絨面，降低硅片的反射率。（2）擴(kuò)散制結(jié)，使用液態(tài)POCl3作為磷源在高溫下擴(kuò)散形成p-n結(jié)，使用semilab公司的方阻測(cè)試儀SHR-1000測(cè)試方阻，控制方阻范圍53Ω/□～57Ω/□。（3）采用CF4和O2的等離子體進(jìn)行硅片邊緣刻蝕。（4）用適當(dāng)?shù)臐舛鹊腍F酸去除附著的磷硅玻璃。（5）采用常規(guī)的工藝在硅片表面淀積一層SiNx:H減反射膜，使用semilab公司的LE-100PV橢偏儀測(cè)量薄膜的厚度以及折射率，顯示為膜厚75nm，折射率為2.01。（6）印刷和燒結(jié)：用Baccini絲網(wǎng)印刷機(jī)對(duì)硅片進(jìn)行電極印刷，并用Despatch燒結(jié)爐以20片為一組，根據(jù)燒結(jié)結(jié)果對(duì)燒結(jié)爐進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)。這里主用采取控制變量法，先控制燒結(jié)爐1區(qū)～8區(qū)溫度不變，調(diào)節(jié)燒結(jié)爐的9區(qū)得到一個(gè)相對(duì)好的燒結(jié)點(diǎn)，然后控制1區(qū)～7區(qū)以及9區(qū)溫度不變，調(diào)節(jié)8區(qū)溫度，以獲得最佳匹配溫度。其中1區(qū)～7區(qū)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未進(jìn)行調(diào)節(jié)，為常見(jiàn)的陡坡式燒結(jié)曲線，其溫度設(shè)置見(jiàn)表1（略）。（7）保持8區(qū)溫度不變，設(shè)為820℃，調(diào)節(jié)9區(qū)溫度得到的結(jié)果見(jiàn)表2。（8）保持9區(qū)溫度不變，設(shè)為925℃，調(diào)節(jié)8區(qū)溫度得到表格3的結(jié)果。

數(shù)據(jù)及分析

實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果是由pss10太陽(yáng)能光伏模擬器測(cè)試得出，以20片的平均數(shù)據(jù)為參考，避免了單片的波動(dòng)性造成的數(shù)據(jù)失真。對(duì)比表2和表3的燒結(jié)數(shù)據(jù)，我們不難發(fā)現(xiàn)Uoc、Isc、Rs、Rsh、FF和η在不同的燒結(jié)溫度下，都有了改變。尤其是Rs、Rsh、FF以及η變化比較明顯。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們控制其余8個(gè)區(qū)域，分別向過(guò)燒以及欠燒的方向調(diào)節(jié)，以期找到最為合適的燒結(jié)點(diǎn)。為方便數(shù)據(jù)的分析，我們將燒結(jié)的數(shù)據(jù)調(diào)整為溫度逐漸升高的過(guò)程。分析九區(qū)的燒結(jié)數(shù)據(jù)，如圖1所示（略），我們發(fā)現(xiàn)隨溫度的持續(xù)升高，電池背場(chǎng)燒結(jié)的更充分，電池的串聯(lián)電阻持續(xù)得到改善，填充因子增大，效率提高。繼續(xù)升高溫度，除了串聯(lián)電阻有了較大的下降以及填充因子有所上升外，其他的參數(shù)都變得更差，繼續(xù)調(diào)高溫度，電池的各項(xiàng)參都變得惡化。而串聯(lián)電阻在第5組溫度下得以改善，很有可能是溫度較高，正面銀電極部分燒穿，導(dǎo)致的串阻大幅度下降。而填充因子可以看成是串聯(lián)電阻的函數(shù)，如公式所示。FFUUU=R++ocococsln(.)()07211式中：FF為填充因子；Uoc為開(kāi)路電壓；Rs為串聯(lián)電阻。由公式，當(dāng)串聯(lián)電阻有較大下降時(shí)，F(xiàn)F有一個(gè)改善的過(guò)程。分析以上的燒結(jié)過(guò)程，當(dāng)8區(qū)溫度保持不變時(shí)，第4組數(shù)據(jù)燒結(jié)工藝溫度設(shè)置是最為理想的。與最初的燒結(jié)工藝相比，效率提高了0.28%。得到了9區(qū)的最佳燒結(jié)點(diǎn)后，我們控制9區(qū)溫度保持不變，對(duì)8區(qū)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖2所示。同樣可以看到在8區(qū)溫度持續(xù)升高的過(guò)程中，電池各項(xiàng)參數(shù)有一個(gè)持續(xù)改善，得到最佳燒結(jié)點(diǎn)，再到一個(gè)持續(xù)惡化的過(guò)程。通過(guò)對(duì)接觸電阻的測(cè)量分析，如圖3所示，我們也不難發(fā)現(xiàn)，接觸電阻在電池片未燒透的情況下，接觸電阻較高，隨著燒結(jié)情況的改善，接觸電阻有著明顯的下降，隨著溫度過(guò)高，電池片有被過(guò)燒的傾向時(shí)，接觸電阻又開(kāi)始增大。在p-n結(jié)特性良好的情況下，接觸電阻越小，電池片的各項(xiàng)參數(shù)都相對(duì)比較好。尤其是測(cè)試效率，得到了很好的改善。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，得到最佳的燒結(jié)溫度見(jiàn)表4（略）。在此燒結(jié)溫度下，我們又進(jìn)行了多次試驗(yàn)，獲得了較好的重復(fù)性。而在此溫度下，效率相對(duì)于初始的燒結(jié)工藝有了0.51%的改善。這說(shuō)明以上的分析是正確的。

結(jié)論

通過(guò)控制變量的方法，分別調(diào)節(jié)8區(qū)以及9區(qū)的溫度，得到了一個(gè)相對(duì)較好的燒結(jié)工藝，在得出此工藝的過(guò)程中，我們結(jié)合理論以及通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，得出以下結(jié)論：（1）電池的串聯(lián)電阻與燒結(jié)工藝的匹配密切相關(guān)，一般好的燒結(jié)工藝，串聯(lián)電阻會(huì)相應(yīng)地降低；（2）FF與串聯(lián)電阻密切相關(guān)，一般隨著串聯(lián)電阻的減小，F(xiàn)F會(huì)相應(yīng)地增大；（3）一般過(guò)燒與欠燒都存在串聯(lián)電阻偏大的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該結(jié)合并聯(lián)電阻和反流進(jìn)行判斷，一般過(guò)燒都存在并聯(lián)電阻降低，反流偏大的現(xiàn)象；（4）接觸電阻的改善能夠很好地預(yù)測(cè)燒結(jié)效果的改善，在不破壞p-n結(jié)的情況下，接觸電阻越小，則燒結(jié)效果越好；（5）電池片由欠燒向最佳燒結(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)的過(guò)程中，串聯(lián)電阻持續(xù)降低，剛過(guò)了最佳點(diǎn)以后，串聯(lián)電阻依然會(huì)降低，此時(shí)需要結(jié)合效率以及反流來(lái)判斷；（6）實(shí)在無(wú)法判斷此時(shí)的燒結(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)控制變量法，對(duì)一個(gè)溫區(qū)進(jìn)行單向變動(dòng)，觀察燒結(jié)效果，以判斷溫度調(diào)節(jié)的方向；本文從理論分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的角度獲得了一個(gè)較好的燒結(jié)工藝，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的燒結(jié)匹配有一定的指導(dǎo)意義。

本文作者：楊達(dá)偉 高華 楊樂(lè) 單位：上海超日太陽(yáng)能科技股份有限公司