太陽能電池鋁漿演示文稿目前一頁\總數三十六頁\編于二十一點優選太陽能電池鋁漿Ppt目前二頁\總數三十六頁\編于二十一點

目錄一、太陽能電池簡介二、鋁背場的作用三、鋁漿技術現狀及生產廠家四、鋁漿技術開發難點及影響因素五、光伏市場及鋁漿需求目前三頁\總數三十六頁\編于二十一點一、太陽能電池簡介1.太陽能電池結構及原理

太陽能電池如下圖所示。一般多選用在p型硅襯底上擴散n型硅形成太陽電池雛形。在硅片表面鍍有減反射膜用以減少對太陽光的反射。P型硅襯底的厚度約為200~300μm，通過擴散形成p－n結，結深約為0.5μm。太陽能電池通過絲網印刷厚膜電子漿料，以及鏈式爐燒結工藝制作上下電極。目前四頁\總數三十六頁\編于二十一點太陽能電池原理

硅太陽電池是利用光生伏特效應(PhotovoltaicEffect)的半導體器件。其內部結構為p+－p－n－n＋結構，如下圖所示，其中含有p－n，p＋－p，n＋－n三個結，平衡狀態下，多數載流子和少數載流子的電流相互補償，總電流等于零。當太陽光照射到由p型和n型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的p－n結上時，在結的耗盡區，光能被半導體吸收，產生非平衡載流子——電子和空穴。受內建電場作用將空穴推向p區，電子推向n區，在勢壘區的非平衡載流子亦在內建電場的作用下，各向相反方向運動，離開勢壘區，結果使p區電勢升高，n區電勢降低，p－n結兩端形成光生電動勢，這就是p－n結的光生伏特效應。目前五頁\總數三十六頁\編于二十一點

太陽能電池原理示意圖

目前六頁\總數三十六頁\編于二十一點一、太陽能電池簡介２．太陽能電池轉換效率及主要參數

理論上單晶硅太陽電池的最高光電轉換效率為30%，多晶硅太陽電池的最高效率為24%。目前，單晶硅太陽電池的最高轉換效率在實驗室里已有了很大提高，為24.7%，接近最高效率值。而多晶硅太陽電池由于存在很多的晶界，這些晶界所形成的復合中心，導致了多晶硅的光伏轉換效率還遠遠低于單晶硅，光電轉換效率為19.8%。工業化生產時效率低于實驗室效率，目前太陽能工業化生產效率單晶硅≥17％、多晶硅≥16%。

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太陽能電池主要技術參數

表征太陽電池的電性能參數的主要是：開路電壓（VOC）、短路電流（ISC）、填充因子（FF）、和轉換效率（η），還有并聯電阻（Rsh）和串聯電阻（Rs）。（1）開路電壓VOC

當電池的負載阻抗無限大時，光照產生的輸出電壓。（2）短路電流Isc，當電池的負載阻抗為零時，光照產生的輸出電流。

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太陽能電池主要技術參數（3）填充因子FF，在光照下的伏安特性曲線上，任何一個工作點輸出功率等于該點所對應的電壓和電流的乘積。其中一個點（Vm，Im）將對應最大的輸出功率Pm。定義，最大輸出功率與Voc、Isc的乘積之比，叫填充因子，用FF表示。（4）光伏轉換效率η，電池效率為電池輸出的最大功率與太陽光的入射功率之比。（5）串聯電阻Rs，它是構成太陽電池的半導體體電阻和電極電阻等的和。（6）并聯電阻Rsh，也稱漏電電阻，旁路電阻。目前九頁\總數三十六頁\編于二十一點一、太陽能電池簡介３．太陽能電池對電極漿料的要求

為了輸出硅太陽電池的電能，必須在電池上制作正、負兩個電極。電極就是與電池p－n結兩端形成緊密歐姆接觸的導電材料。習慣上把制作在電池光照面的電極稱為上電極，把制作在電池背面的電極稱為下電極或者背電極。上電極為負極，選用銀漿作為陰極漿料印刷燒結而成。下電極為正極，由鋁漿和銀鋁漿組成，其中鋁漿即為硅太陽電池用陽極漿料。

目前十頁\總數三十六頁\編于二十一點一、太陽能電池簡介4、對下電極材料鋁漿的技術要求形成鋁背p－p+結，提高開路電壓；形成硅鋁合金對硅片進行有效地吸雜，提高效率；能與硅形成牢固的歐姆接觸；有優良的導電性；化學穩定性好；有適宜大規模生產的工藝性；價格較低。目前十一頁\總數三十六頁\編于二十一點二、鋁背場的作用1、鋁背場形成理論

鋁背場的形成通常采用合金法來制作的，它的形成可以概括為以下：（1）將鋁漿印刷在硅的表面。（2）將沉積好的硅片放進峰值溫度超過577℃（鋁硅合金共熔溫度）的鏈式燒結爐里進行燒結。

當溫度低于577℃時，鋁硅不發生作用，當溫度升到共晶溫度577℃時，在交界面處，鋁原子和硅原子相互擴散，隨著時間的增加和溫度的升高，硅鋁熔化速度加快，最后整個界面變成鋁硅熔體，在交界面處形成組成為11.3％硅原子和88.7％鋁原子的熔液。目前十二頁\總數三十六頁\編于二十一點二、鋁背場的作用2、鋁背場的吸雜原理

在太陽電池中雜質主要有Fe、Co、Ni、Cu、Au等，堿金屬雜質主要有Na、Li、K。一般的太陽電池生產工藝，是通過制作鋁背場來形成吸雜中心，產生吸雜作用。原理是利用鋁原子與硅原子結構上的差異，將其擴散到硅片背面引起失配位錯，因而形成應力吸雜中心。目前十三頁\總數三十六頁\編于二十一點

鋁吸雜的過程可以解釋如下：在燒結工藝中，當溫度高于577℃的時候，鋁硅合金就會溶解，許多金屬如鐵、銅、金等在很大溫度范圍內，不論是在液態還是固態的鋁中溶解度都是1～10at.％，同時在硅中的溶解度很低。例如，在750～950℃溫度區間內，鐵在鋁、硅中的分凝系數為105～106。目前十四頁\總數三十六頁\編于二十一點二、鋁背場的作用3、鋁背場對太陽電池的主要影響

（1）提高短路電流和開路電壓；（2）減小電池厚度；（3）提高填充因子；（4）提高光電轉換效率。目前十五頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家1、鋁漿技術發展歷史

對于陽極漿料以及電極制造方法的研究是和硅太陽電池的發展密切相關的，這些研究因為歷史的原因，是間斷性的。在八十年代發展的比較快，科學家研究了適于作為電極的金屬和制造電極的方法。適合的金屬主要有銀、鋁、金、鈦，而當時主要的電極制作方法有真空蒸鍍、化學鍍鎳、印刷燒結三種。目前十六頁\總數三十六頁\編于二十一點八十年代電極常用金屬材料金屬20℃體電阻率（10－6Ω˙cm）與硅的粘附性熔點℃銀（Ag）1.6低961鋁（Al）2.7很高659金（Au）2.2低1063銅（Cu）1.7低1084鈦（Ti）46.6很高1667目前十七頁\總數三十六頁\編于二十一點真空蒸鍍和化學鍍鎳的方法盛行與六七十年代，真空蒸鍍是通過掩膜遮擋或蒸鍍后光刻腐蝕形成圖形，適于的金屬有銀、鋁、鈦。主要問題在于對真空度、環境濕度、溫度要求較為嚴格，有時還需要惰性氣體的氣氛保護，消耗能源過多，并且不利于大規模的工業化生產。化學鍍鎳是指通過鎳鹽和次磷酸鹽的化學作用在硅表面形成鎳磷合金的沉積鍍層的方法。其主要問題是光滑的硅表面不易形成結合牢固的鍍層，并且方法過于繁瑣，不易控制。為了降低成本和適應大規模的工業化生產，人們在八十年代借鑒厚膜集成電路中的方法，開發了印刷燒結的制作電極方法。

目前十八頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家2、鋁漿技術現狀目前全球大型的硅太陽電池用鋁電極漿料生產企業主要集中在美、日、德等少數發達國家。產業規模大，產品種類齊全，生產和質量控制手段先進，研發力度大，產品更新換代快，市場占有率高。美國杜邦（DuPont）公司是全球最大的電子漿料公司，建于1802年，年產各種漿料800～900種，產量達1000噸，技術位于該行業的先進水平。從金屬粉末到玻璃粉均具有完善的設施和專業生產線，尤其是一流的科研團隊使其在電子漿料領域獨占制高點。該公司擁有從PV14X到PV58X多種系列鋁電極漿料和銀鋁電極漿料，但因其價格昂貴，在太陽電池漿料市場競爭中處于相對劣勢。目前十九頁\總數三十六頁\編于二十一點美國福祿（Ferro）公司雖然規模較小，但太陽電池漿料品種多，漿料觸變性好，印刷性能優良，市場占有率較高。能夠同太陽電池硅片形成良好歐姆接觸，具有優良黏結力和可焊性。在背面鋁電極漿料生產上，開發了用于不同硅片厚度的產品，同時在無鉛化方面取得了一些成績，生產了無鉛樣品．東洋鋁業擁有豐富的鋁礦產資源，鋁粉制備技術及產品性能更優良，主要是夏普、三菱、京瓷、PB、Qcell等公司的供應商。當前國際市場以Ferro、東洋鋁業公司為主。

目前二十頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家3、國內技術現狀太陽電池用漿料研究起步較晚，在“八五”期間云南半導體廠、昆貴所等單位研究和開發出“高效、低成本晶體硅太陽電池及其專用導電漿料”，銀漿、鋁電極漿料和銀鋁漿的性能已達到美國Ferro公司對應產品水平。目前國內太陽電池用鋁電極漿料的主要生產廠家有廣州市儒興科技開發有限公司、云南昆明貴金屬研究所、北京中聯陽光、北京桑能科技、武漢優樂光電等。廣州儒興開發了RX8系列晶體硅太陽電池背電場鋁電極漿料，其質量性能可與國際一流產品比美，填補了我國導電漿料的空白，創造了良好的經濟效益。目前二十一頁\總數三十六頁\編于二十一點

在鋁漿方面，國內是不差的，可以說是領先的，你看昆貴所譚老師的文章：就明白譚老師有多自信了。

國內鋁漿現在是儒興一家獨大，占據國內百分之六是以上的市場，去年一年生產近千噸鋁漿，而第2批創業板他們將上市，他們的發展是個奇跡，01年成立后就同02年成立的無錫尚德配合來試驗鋁漿，在當時國內搞過太陽能鋁漿的就譚老師一人，因此技術就來源于他。

在技術層面，儒興的各項性能絕對的第一，國內雖有好多后來自稱電性能比儒興高，可整體工藝性能還是儒興最優的，而且這種優秀比FERRO、DUPONT、賀利氏都好的。

目前二十二頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家4、國內外技術產權狀況序號生產廠家專利申請量（件）備注1杜邦6國際國內同時申請2FERRO2國際申請3東洋4日本4村田4日本（4）中國（1）5廣州儒興無6昆貴所1國內7譚富彬老師3統計是08年前的目前二十三頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家4、國內外鋁漿性能比較國內鋁漿國外鋁漿廣州儒興FERRODUPONT電性能中上（電池芯片開路電壓低）良優印刷性能優秀中（粘度高）中（粘度高）燒結性能優秀中（灰化現象）中（灰化現象）價格低中高目前二十四頁\總數三十六頁\編于二十一點三、鋁漿技術現狀及生產廠家5、國內外廠家產能序號生產廠家產能（噸/年）備注1杜邦大于500噸現基本推出競爭2FERRO大于500噸現基本推出競爭3東洋大于800噸主供日本廠家4村田不詳5廣州儒興600-1000噸國內占有率高6昆貴所不詳7桑能20-60噸8優樂10-30噸目前二十五頁\總數三十六頁\編于二十一點四、鋁漿技術開發難點及影響因素

鋁漿技術從厚膜工藝演化而來，因此其生產工藝同厚膜工藝。鋁做為一種賤金屬材料其作為電極材料導電原理和貴金屬是不同的。普通鋁粉由于表面包覆一層氧化鋁，其是不導電的，只有在高溫下溶解掉氧化鋁層，暴漏出來的新鋁互相結合而形成連通的導電鏈，從而達到電極導電的目的。鋁漿作為一種漿料產品，其也主要由導電相（鋁粉）、無機粘結相（玻璃）、添加劑、載體組成。目前二十六頁\總數三十六頁\編于二十一點四、鋁漿技術開發難點及影響因素1、鋁漿技術工藝存在的問題

實際生產需求的是電性能高和工藝適應強的鋁漿，而實際生產中鋁漿存在以下主要問題：電性能方面：開路電壓低、短路電流小、串聯電阻大，從而使轉換效率低；工藝性方面：成膜不致密、開裂、灰化、鋁珠、翹曲等。特別是翹曲已成了一個鋁漿生產的難題。目前二十七頁\總數三十六頁\編于二十一點四、鋁漿技術開發難點及影響因素2、鋁粉對鋁漿性能影響鋁漿中導電相的鋁粉選擇是極為苛刻的。因為鋁漿的主要性能包括接觸電阻小，粘著力強和老化系數低等要求都受鋁粉性能直接影響，另外工藝性能的灰化、鋁珠等現象也與粒徑大小直接相關。鋁粉尺寸分布區間大，則大小顆粒交錯排列，易于填充空間，使得導電相的排列緊密。并且鋁粉整體平均尺寸大，其體積相對較大。大體積鋁粉顆粒其表面氧化膜較薄，更易消除，形成導電網絡。因此鋁漿中使用的鋁粉應該選擇平均粒度大、含氧量低、尺寸分布區間大，粉體呈亞球形的鋁粉，其顆粒度應<9μm。目前二十八頁\總數三十六頁\編于二十一點目前二十九頁\總數三十六頁\編于二十一點四、鋁漿技術開發難點及影響因素3、粘結相玻璃對鋁漿的影響鋁漿在硅太陽電池背表面經燒結后形成導電電極的過程可以用下圖表示。在升溫開始時,鋁粒子表面氧化層加厚,填充在鋁粒子之間間隙區的玻璃粉則起著抑制進一步氧化的作用，以硼鉛硅為主體的玻璃粉作為導體漿料的粘接相可以溶解鋁顆粒表面的Al2O3氧化膜，當Al2O3的溶解速度大于鋁被氧化的速度，就會促使鋁粒子裸露，有形成導電網絡的可能。在燒結溫度高于的鋁的熔點(660℃)以上時,鋁粒子內部未被氧化的鋁熔化,隨著溫度的升高,會擠破表面氧化層，加快了Al2O3溶解速度，有效促進Al2O3氧化膜溶入玻璃體系，鋁粒子彼此連接成一體而形成導電層。而鋁表面氧化物的鈍化性使燒結后的導電膜具有一定穩定性。目前三十頁\總數三十六頁\編于二十一點

鋁漿形成導電區的示意圖

目前三十一頁\總數三十六頁\編于二十一點玻璃粉要求及對鋁漿的影響粒徑：為了達到填充鋁粒子間隙的要求，要求小于5微米，太小容易造成翹曲，太大則容易灰化；軟化點：陽極漿料用玻璃粉的軟化點要求相當嚴格，若玻璃粉的軟化點過高，在燒結到峰值溫度下不能熔融，會出現生燒；若玻璃粉的軟化點過低，則在燒成溫度下造成玻璃過流而不能形成正常的膜結構。合適的應小于鋁硅合金形成溫度；膨脹系數：膨脹系數最好接近硅的40-50，否則容易出現翹曲；雜質含量：玻璃粉中應不含堿金屬和重金屬等會造成p－n結擊穿或者會導致光電轉換效率減小的雜質元素；含量：含量的多少對鋁漿的電性能影響很大，在保證工藝性能的同時，應盡可能的少。目前三十二頁\總數三十六頁\編于二十一點四、鋁漿技術開發難點及影響因素4、添加劑的影響

微量的添加劑往往對性能產生重大的影響，因此，添加劑是各個廠家盡量保守的秘密。但也可以窺見一些共性，就是降低鋁硅接觸角，促進鋁硅合金形成。因此可選擇一些具有