烧结工艺是将印刷在电池片正面电极,背面电极以及背电场集中在一起通过烧结炉烧结完成其表面电接触。丝网印刷电极浆料通常采用三种,即银浆、铝浆和银/铝浆。 银的尖峰烧结温度在720-830℃之间,铝的尖峰烧结温度在720-750℃之间,银铝电极的尖峰烧结温度在625-850℃之间。银-硅合金最低共熔点温度为 830℃,但适宜的烧结温度需要由实验决定。电池片烧结过程可分为升温过程和降温过程,升温过程材料处于熔体状态不会产生残余应力,本文中不予考虑;降温收缩时产生的应力使得电池片发生弯曲,本文考虑降温过程为从温度830℃降温到室温。表1 给出了硅、铝和银的弹性模量、泊松比和热膨胀系数。 二、 结果与讨论 图3 给出了电池片烧结后的弯曲变形云图,从图中可以看出电池片变形呈对称分布,从电池片中心向外变形逐渐增大,最大变形量为 2.21m m 。图4 给出了电池片中硅片层第一主应力分布云图,硅片层中第一主应力值较高的区域出现在银电极粘接区的端部,最大值为21.7MPa,这 与实验观 测 微 裂 纹 的发生区域一致 。 由于不同生产厂家生产的电池片中硅片层和铝背场厚度不一,电池片的成品率也存在较大差异。本文通过讨论硅片层厚度和铝背场厚度对电池片弯曲度的影响,并分析电池片在不同弯曲度下的应力状态,探索减小电池片弯曲度以提高成品率的改进措施。 图 5 给出了硅片层厚度与电池片弯曲度的关系曲线,从图中可以看出,随着硅片层厚度的增加电池片弯曲度逐渐减小,硅片层厚度与电池片弯曲度基本呈线性关系。硅片层厚度为 200μ m 时,电池片弯曲度为 2.66m m ,当硅片层厚度增加为 250μ m 时,对应的电池片弯曲度为 1.73m m 。也就是说,硅片层厚度对电池片弯曲度的影响较大,硅片层厚度增加 10%,电池片弯曲度减小 14%。 图6 和图7 分别给出了硅片层厚度与第一主应力最大值、第三主应力最大值的关系曲线,曲线也基本呈线性关系。随着硅片层厚度增加,第一主应力逐渐减小,硅片层厚度为200μ m 时,第一主应力为 23.9MPa,当硅片层厚度增加到 250μ m 时,对应的第一主应力减小到 19.1MPa。随着硅片层厚度增加,第三主应力绝对值也逐渐减小,硅片层厚度为 200μ m 时,第三主应力为-29.7MPa,当硅片层厚度增加到 250μ m 时,对应的第三主应力变为-27.1Mpa。 总的来说,随着硅片层厚度增加,电池片弯曲度减小,硅材料中残余应力也逐渐减小,硅片层厚度增加10%,电池片弯曲度减小14%,...