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正银浆料是丝网印刷烧结工艺制作晶体硅太阳能电池正银电极的关键材料,为满足环境保护的要求,无铅正银成为近期的研究热点之一。论文阐述了晶体硅太阳能电池正面金属化原理,设计了无铅正银的实验方案。论文重点研究了Te-Bi、Te-Bi-Si、Bi-Si、Bi-Ge系玻璃对正银电极性能的影响,优化出的无铅玻璃配方为:30wt%TeO2-51wt%Bi2O3-14wt%MO-5wt%R2O,利用优化的无铅玻璃料制备出了性能较高的太阳能电池,多晶硅片电池转换效率达16.48%,相同工艺下含铅正银电池的转换效率为16.67%(硅片面积27cm2,正银网版栅线宽度80μm)。Te-Bi-Si玻璃和Bi-Ge玻璃制作的电池的转换效率较低,但电极的附着力优异,Bi-Ge玻璃电极的附着力达8N9N,这两个体系的玻璃也有一定的开发潜力。采用综合热重差热分析(TGA-DSC)技术对制备的无铅玻璃和相应的正银浆料进行了热处理特性分析。Te-Bi玻璃的玻璃化转变温度Tg随TeO2含量的增加而减小,Tg的范围为325425℃;论文首次提出了Te-Bi玻璃正银浆料在610℃附近发生吸热反应并有失重产生,失重的大小随玻璃中TeO2含量的增加而增大,该反应直接影响正银电极Ag-Si界面处银微晶的尺寸和数量,从而影响电池的串联电阻Rs和转换效率η。论文还研究了无铅正银浆料烧结刻蚀SiNx减反射膜的反应机理,研究表明,烧结时Te-Bi玻璃对电池表面的SiNx膜有良好的腐蚀效果。通过扫描电子显微镜(SEM)分析了玻璃成分中TeO2、Bi2O3、SiO2含量对Ag-Si界面银微晶颗粒的尺寸、数量及分布的影响。论文还研究了烧结温度和玻璃含量对正银电极性能的影响。铅玻璃正银电极可在较宽的烧结温度区间(50100℃)形成良好的欧姆接触,无铅玻璃正银浆料的烧结温区较窄(≤50℃)。浆料中玻璃含量受玻璃的Tg影响,Tg较高的玻璃,需适当增加玻璃含量才易于得到较多的银微晶;Tg较低的玻璃,应减少玻璃含量,避免产生过量银微晶而破坏电池的发射结。