烧结工艺

烧结的动力学原理烧结的作用和目的烧结过程烧结设备概述烧结炉结构烧结温度曲线烧结需要注意的问题烧结对电池片的影响烧结质量要求烧结出现的问题烧结可看做的原子从系统中不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程。厚膜浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这是厚膜烧结的动力学原理。作用烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却3个阶段。预烧结阶段的目的是使浆料中的高分子黏合剂分解、燃烧掉，此阶段温度慢慢上升；烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值；降温冷却阶段，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定黏附于基片上。目的1.在烧结过程中金属电极刺穿减反应膜，与太阳电池形成欧姆接触2.烧结过程中有利于PECVD工艺引入-H（氢悬挂键）像体内扩散，可以起到良好的体钝化作用。烧结是个扩散、流动和物理化学反应综合作用的过程。在印刷状况稳定的前提下，温区温度、气体流量、带速是烧结的3个关键参数。由于要形成合金必须达到一定的温度，Ag、Al与Si形成合金的稳定又不同，所以必须设定不同的温度来分别实现合金化。将印刷好的上、下电极和背电场的硅片经过网印刷机的传送带传送到烧结炉中，经过烘干排焦、烧结和冷却过程来完成烧结工艺最终达到上下电极和电池片的欧姆接触。炉体分为三个部分：1.烘干区2.烧结区3.冷却区烘干区烘干区包括4个加热区：ZONE1、ZONE2、ZONE3、ZONE4，其中ZONE4为对流加热区，位于其他3个温区上部，每个加热区温度单独可调、加热元件为电热丝，加热温度可设置到500℃，但过程不应超过300℃。烧结区烧结区可分为6个加热区：为ZONE1~6,1~4为预烧结区，5,6为主烧结区，加热元件为近红外线加热管，其中1~4区加热管功率为1600W，5,6区加热管功率为2700W，每个温区温度单独可调，1~4温区温度可设置到700℃，5,6温区可设置到1050℃。冷却区：冷却区采用水冷，水温在20~25℃内。如下图，温室至300℃，溶剂发挥阶段；300~500℃，有机树脂分解排出；400℃以上，玻璃体软化；600℃，玻璃与减反射层反应，实现导电。烧结曲线1.在设定温度的同时也要考虑的Al的沸点较低，当超过其沸点时，将有Al进入工艺环境。这些会扩散入电池正面的P-N处，对其发生破坏作用2.烧结时会有一定量的H从硅片中逸出，必然减弱H对硅片的钝化作用。所以要有激冷的步骤以避免过多的H逸出。3.高温前，一定要保证浆料中的有机物已经经过烘干并发挥干净。4.气流过小时会导致排风不畅，使工艺环境中存在大量有害杂质。各个温区的气流要保持平衡。5.过快的带速和过大的气流会减弱高温的作用相对于铝浆烧结，银浆烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。背电场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。最优的电性能参数烧结后的氮化硅表面颜色应该均匀，无明显的色差电极无断线背场无铝珠电池最大弯度曲度不超过4mm烧结温度的控制温度过低导致烧结不足——串联电阻过大温度过高导致烧穿——并联电阻过小问题一：弓片问题分析：较差的铝浆和流程导致产生粗糙表面，使硅片弯曲。问题解决：良好的铝浆和追求更好的工艺流程条件。问题二：铝泡：问题分析：没有完全的烧结有时导致有铝泡。问题解决：试图增加烧结区温度，如果温度的上升并不能解决问题可以独立的进行顶部和底部的温度设置。问题三：断栅：问题分析：在后面两个温区温度过高。问题解决：降低温度或者提高带速。问题四：背电极缺失：问题分析：主要是由于印刷厚度，流程，加热不均匀。问题解决：根据调整烧结温度或印刷条件。