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太阳能正银分析——(2)

福禄的文章点明了一个真正的核心,那就是正银烧结结构的物理模型。而许多时候我们总认为哪个配方才是核心,其实那个配方也只不过是这个物理模型的物化而已。如果从黑匣子思维来说,我们也有许多人一下子就试出了这个所谓配方,似乎效果也差不多了,但不要着急。你如果说始终如一的保持你那个配方和工艺那恭喜你厉害,但如果你出了些偏差出了些问题,你如果没建立起这么一个模型,那你还是要从实验的角度来解决的话,那只能期望你运气好了。而拥有这个模型的公司,很明显一个现象出来那就很自然的对应到这个模型那一部分偏离正确结构了,那根据模型原理很快就会给出改进方向了。在这方面,我还是比较看重光达的,它那个大量实验应该能堆起一个模型了,它如果真实现了突破,应该能保证后续的稳定及持续性的,除非它做了那么多试验也没真正积淀成那个模型。那也没关系,因为福禄已经为我们大家都建立了这个模型,而且无私的贡献出来了,我只能啰嗦下为大家解读。
这个模型前提是玻璃相都相同的,具体解释了5个方面。1.银粉粒径从极细、细、小、中、大,粒径范围0.1-10微米内对最终电性能的影响2.讲述了不同的烧结温度750℃,840℃下不同银粉对最终电性的影响3.讲述了不同形貌的银粉(大片粉,中、大球粉)在高温840℃对最终电性的影响。4.提出银硅界面最佳接触的结构,即隧道导电的具体结构分布,银胶体颗粒大小,银离子在硅中的参杂浓度及玻璃相的厚薄5.提出一个我们一直未讨论过的N型因子概念。
不过从那方面来看,这个模型都是很完善的了,如果说还一个因素没加进去的话,那就是玻璃了,所以玻璃还有变化的,这也是为什么韩国玻璃能解决许多问题的原因。
不同的粒径在不同的温度下的表现不一样,唯一一个相同的就是大颗粒的表现,那就是基本上是接触电阻好而开压填充都低的,本来极细的银颗粒在750℃即低温烧结时有这个现象的,但从大家现有的实验基本上可排除这个的,所以当你看到数据,根据这个模型就应该想银粉颗粒是否大了。而如果你得到的数据是开压好而接触电阻高填充低的时候你就要考虑银粉颗粒是否过小了。但不管是颗粒大还是颗粒小最终的影响在于那个银和硅之间的玻璃过度区的结构。从这个模型来看,最优的结构即最高的电池转化效率落在银粉颗粒的中小区域而且最好是在840度高温来烧结,而且这个最终的银和硅之间的玻璃过度区厚度不要超过200 nm,里面的银胶体颗粒最好多一些均匀一些,大小为20-50nm,一部分最好均分沉淀到硅表面,但不要长大超过100nm,这个在PN结之上的银离子的扩散浓度最好不要超过1015cm3
,否则N型因子将大于1,漏电超过85nA/ cm2池效率下降。
说到这,现说下这个参杂浓度。本来按照正规的半导体欧姆接触理论,这个半导体需要浓掺杂才好实现欧姆接的,看看这个背面的铝浆就是如此。这个铝的参杂浓度最好是在1019cm3,现在背场你如果做ECV测试基本上开压好的铝浆是1019,但如果再要具体的是5*1019还9*1019好,这个就看各个厂家的控制能力了。这也解释了为什么现在铝浆大家差异不大,而且要再提高很难的原因。也就是说最终比拼的也就是在这些层面的精确控制了。铝浆大家已差不多了,正银呢。
现在来看看,为什么正面电极无法实现那个浓掺杂的欧姆接触呢。我前面的帖子虽然从动力学过程及化学原理上解释了第五主族元素的难以参杂。但同时一个更重要的原理是,相对第五主族元素的的PBi,银在硅里的扩散速度更快,所以即使我们实现了这些元素的浓参杂,那不可避免的那个银离子的浓度早早就于1015,而且深度也可能穿透了PN结,那一切就没有意义了。

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