每一批次硅片由于其雜質摻入的比例以及深度的不同，每批硅片都有其最佳的燒結點，當溫度過高或者過低，都不能達到我們理想的燒結效果。欠燒時，歐姆接觸沒有完全形成，串聯電阻便會偏大，填充因子偏低；過燒時，硅片表面的擴散磷在高溫下被驅趕到硅片的深處，而銀漿中的磷不能形成充分的磷源補充，硅片表面的雜質濃度就會下降，接觸電阻就會增加，同時銀硅合金也會消耗過多的銀，此時的銀硅合金層相當于隔離層，阻止了載流子的輸出，也會增加接觸電阻，降低填充因子。因此通過考察接觸電阻的好壞以及p-n結特性我們便可以判斷出燒結情況的好壞。結合并聯電阻以及反向電流的考察，我們便可以大體判斷出燒結的調節(jié)方向，過燒時會導致電極燒穿，更多的雜質驅散到p-n結附近，增加了局部漏電的幾率[10]，這時所表現出來的特征就是并聯電阻偏小，反向電流偏大，同時溫度過高時表面復合幾率增大，短路電流也會相應減小。因此燒結匹配性的判斷主要是對串聯電阻中的接觸電阻、并聯電阻、填充因子、反向電流以及短路電流的綜合判斷。

實驗

1）樣品：實驗選用面積為156mm×156mm,晶向為<100>的p型單晶硅片作為實驗樣品，其電導率為0.5Ω•cm～2.0Ω•cm，原始硅片厚度約200μm。實驗樣品共分為11組，每組樣品20片。2）實驗步驟：實驗步驟如下：清洗制絨→擴散制結→刻蝕→去磷硅玻璃→鍍減反射膜→印刷→高溫燒結→測試統計平均數據→調節(jié)燒結工藝→分析結論。（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）擴散制結，使用液態(tài)POCl3作為磷源在高溫下擴散形成p-n結，使用semilab公司的方阻測試儀SHR-1000測試方阻，控制方阻范圍53Ω/□～57Ω/□。（3）采用CF4和O2的等離子體進行硅片邊緣刻蝕。（4）用適當的濃度的HF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：用Baccini絲網印刷機對硅片進行電極印刷，并用Despatch燒結爐以20片為一組，根據燒結結果對燒結爐進行反復調節(jié)。這里主用采取控制變量法，先控制燒結爐1區(qū)～8區(qū)溫度不變，調節(jié)燒結爐的9區(qū)得到一個相對好的燒結點，然后控制1區(qū)～7區(qū)以及9區(qū)溫度不變，調節(jié)8區(qū)溫度，以獲得最佳匹配溫度。其中1區(qū)～7區(qū)在整個實驗過程中未進行調節(jié)，為常見的陡坡式燒結曲線，其溫度設置見表1（略）。（7）保持8區(qū)溫度不變，設為820℃，調節(jié)9區(qū)溫度得到的結果見表2。（8）保持9區(qū)溫度不變，設為925℃，調節(jié)8區(qū)溫度得到表格3的結果。

數據及分析

實驗的數據結果是由pss10太陽能光伏模擬器測試得出，以20片的平均數據為參考，避免了單片的波動性造成的數據失真。對比表2和表3的燒結數據，我們不難發(fā)現Uoc、Isc、Rs、Rsh、FF和η在不同的燒結溫度下，都有了改變。尤其是Rs、Rsh、FF以及η變化比較明顯。實驗過程中，我們控制其余8個區(qū)域，分別向過燒以及欠燒的方向調節(jié)，以期找到最為合適的燒結點。為方便數據的分析，我們將燒結的數據調整為溫度逐漸升高的過程。分析九區(qū)的燒結數據，如圖1所示（略），我們發(fā)現隨溫度的持續(xù)升高，電池背場燒結的更充分，電池的串聯電阻持續(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，其他的參數都變得更差，繼續(xù)調高溫度，電池的各項參都變得惡化。而串聯電阻在第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，導致的串阻大幅度下降。而填充因子可以看成是串聯電阻的函數，如公式所示。FFUUU=R++ocococsln(.)()07211式中：FF為填充因子；Uoc為開路電壓；Rs為串聯電阻。由公式，當串聯電阻有較大下降時，FF有一個改善的過程。分析以上的燒結過程，當8區(qū)溫度保持不變時，第4組數據燒結工藝溫度設置是最為理想的。與最初的燒結工藝相比，效率提高了0.28%。得到了9區(qū)的最佳燒結點后，我們控制9區(qū)溫度保持不變，對8區(qū)進行調節(jié)，如圖2所示。同樣可以看到在8區(qū)溫度持續(xù)升高的過程中，電池各項參數有一個持續(xù)改善，得到最佳燒結點，再到一個持續(xù)惡化的過程。通過對接觸電阻的測量分析，如圖3所示，我們也不難發(fā)現，接觸電阻在電池片未燒透的情況下，接觸電阻較高，隨著燒結情況的改善，接觸電阻有著明顯的下降，隨著溫度過高，電池片有被過燒的傾向時，接觸電阻又開始增大。在p-n結特性良好的情況下，接觸電阻越小，電池片的各項參數都相對比較好。尤其是測試效率，得到了很好的改善。經過反復調試，得到最佳的燒結溫度見表4（略）。在此燒結溫度下，我們又進行了多次試驗，獲得了較好的重復性。而在此溫度下，效率相對于初始的燒結工藝有了0.51%的改善。這說明以上的分析是正確的。

結論

通過控制變量的方法，分別調節(jié)8區(qū)以及9區(qū)的溫度，得到了一個相對較好的燒結工藝，在得出此工藝的過程中，我們結合理論以及通過對實驗結果的分析，得出以下結論：（1）電池的串聯電阻與燒結工藝的匹配密切相關，一般好的燒結工藝，串聯電阻會相應地降低；（2）FF與串聯電阻密切相關，一般隨著串聯電阻的減小，FF會相應地增大；（3）一般過燒與欠燒都存在串聯電阻偏大的現象，此時應該結合并聯電阻和反流進行判斷，一般過燒都存在并聯電阻降低，反流偏大的現象；（4）接觸電阻的改善能夠很好地預測燒結效果的改善，在不破壞p-n結的情況下，接觸電阻越小，則燒結效果越好；（5）電池片由欠燒向最佳燒結點調節(jié)的過程中，串聯電阻持續(xù)降低，剛過了最佳點以后，串聯電阻依然會降低，此時需要結合效率以及反流來判斷；（6）實在無法判斷此時的燒結點，可以通過控制變量法，對一個溫區(qū)進行單向變動，觀察燒結效果，以判斷溫度調節(jié)的方向；本文從理論分析以及實驗驗證的角度獲得了一個較好的燒結工藝，對工業(yè)生產中的燒結匹配有一定的指導意義。

本文作者：楊達偉 高華 楊樂 單位：上海超日太陽能科技股份有限公司