異質(zhì)結(jié)(HJT)太陽(yáng)能電池以其工藝簡(jiǎn)單、效率高、溫度系數(shù)低等優(yōu)勢(shì)成為研究熱點(diǎn)。在HJT電池制造中,低溫銀包銅漿的電性能與固化工藝直接影響電池的光電轉(zhuǎn)換效率與生產(chǎn)效率。由于HJT電池表面的ITO層在200 °C以上易受損,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程需控制在200 °C以下,因此要求銀包銅漿在低溫條件下快速固化(通常為150 °C烘干3 min,200 °C固化6 min)。銀包銅漿因成本低、導(dǎo)電性與純銀漿料接近,成為HJT電池提效降本的關(guān)鍵材料。
環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑體系在電子漿料中起金屬化骨架連接作用,直接影響漿料的導(dǎo)電性和附著力。本文采用控制變量法,系統(tǒng)研究了環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑對(duì)低溫銀包銅漿電性能的影響,采用美能3D共聚焦顯微鏡掃描銀銅漿電極柵線固化圖片,可以直觀對(duì)比不同導(dǎo)電漿料的固化效果。
環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)電性能的影響
Millennial Solar
實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)選用五種環(huán)氧樹(shù)脂:氫化雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、三官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂、四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛改性環(huán)氧樹(shù)脂。漿料固含量為92.6%,銀含量為30%。通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂添加量(1.2%、1.0%、0.8%)及對(duì)應(yīng)固化劑含量(80%),測(cè)試體積電阻率、接觸電阻率和附著力,并結(jié)合3D顯微鏡觀察固化形貌。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論

不同主體樹(shù)脂的銀包銅漿料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

銀包銅導(dǎo)電銀漿樣品固化3D圖像
樹(shù)脂添加量影響:隨著環(huán)氧樹(shù)脂添加量降低,體積電阻率與接觸電阻率均呈下降趨勢(shì)。例如,雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂體系中,體積電阻率從7.6×10?? Ω·m降至6.5×10?? Ω·m;四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂從5.7×10?? Ω·m降至4.8×10?? Ω·m。說(shuō)明較低的樹(shù)脂含量有助于提高導(dǎo)電通路的連續(xù)性。
樹(shù)脂種類影響:
電性能:四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂表現(xiàn)最佳,體積電阻率最低(4.8×10?? Ω·m),接觸電阻率最低(1.5×10?3 Ω·cm2)。氫化雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂因不含苯環(huán)、反應(yīng)活性低,電性能較差。
附著力:四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂附著力最高(2.2 N),三官能團(tuán)次之(1.8 N),雙酚A最低(1.3 N)。官能度越高,交聯(lián)密度越大,附著力越強(qiáng)。
固化形貌:四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂固化后漿料呈亮黃色,金屬光澤明顯,表明固化充分;氫化雙酚A與酚醛改性樹(shù)脂固化后顏色偏灰,固化程度較低。
固化劑對(duì)電性能的影響
Millennial Solar
實(shí)驗(yàn)方法
在優(yōu)選四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂(TT400)基礎(chǔ)上,研究五種潛伏性固化劑:雙氰胺(DICY)、2-乙基-4-甲基咪唑(EM124)、六氫苯二甲酸酐(HHPA)、三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物(BF?-MEA)和癸二酸二酰肼(SPH)。通過(guò)調(diào)整固化劑添加比例,測(cè)試其電性能與附著力。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同固化劑銀包銅漿料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

銀包銅導(dǎo)電銀漿固化3D圖像
電性能比較:
三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物表現(xiàn)最優(yōu),體積電阻率最低(4.4×10?? Ω·m),接觸電阻率最低(1.4×10?3 Ω·cm2)。
六氫苯二甲酸酐次之,雙氰胺電性能最差。
三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物固化起始溫度低(約120°C),反應(yīng)活性高,適合快速固化工藝。
附著力比較:
三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物附著力最高(2.6 N),雙氰胺、HHPA、SPH次之,咪唑類最低。
適當(dāng)提高固化劑含量可增強(qiáng)附著力,但過(guò)量則效果趨于穩(wěn)定。
固化形貌觀察:
三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物固化后漿料呈明亮銀白色,金屬化程度高;
雙氰胺固化樣品顏色灰暗,固化不良;
六氫苯二甲酸酐固化樣品呈銀白色,固化良好。
本研究系統(tǒng)評(píng)估了環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑體系對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池低溫銀包銅漿性能的影響,結(jié)果表明:四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂因其高反應(yīng)活性與高交聯(lián)密度,在電性能與附著力方面均優(yōu)于其他樹(shù)脂;固化劑中,三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物表現(xiàn)出最優(yōu)的低溫快速固化特性。兩者結(jié)合形成的“四官能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂TT400 + 三氟化硼-單乙胺絡(luò)合物”固化體系,可在200°C/6min的工藝條件下實(shí)現(xiàn)銀包銅漿的充分固化,并獲得低體積電阻率(4.4×10?? Ω·m)、低接觸電阻率(1.4×10?3 Ω·cm2)和高附著力(2.6N),為高性能、低成本異質(zhì)結(jié)電池導(dǎo)電漿料的開(kāi)發(fā)提供了明確可行的材料體系解決方案。
美能3D共聚焦顯微鏡
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美能3D共聚焦顯微鏡ME-PT3000是一款用于對(duì)各種精密器件及材料表面,可應(yīng)對(duì)多樣化測(cè)量場(chǎng)景,能夠快速高效完成亞微米級(jí)形貌和表面粗糙度的精準(zhǔn)測(cè)量任務(wù),提供值得信賴的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
精確可靠的3D測(cè)量,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共聚焦顯微圖像
超高共聚焦鏡頭,Z軸顯示分辨率可達(dá)1nm
198-39966倍最大綜合倍率,精確測(cè)量亞微米級(jí)形貌
全自動(dòng)光柵絨面測(cè)量,快速生成數(shù)據(jù)
全面反饋清洗制絨和絲網(wǎng)印刷工藝
美能3D共聚焦顯微鏡以原位觀察與三維成像能力,為精密測(cè)量提供表征技術(shù)支撐,助力從表面粗糙度與性能分析的精準(zhǔn)把控,成為推動(dòng)多領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)的重要光學(xué)測(cè)量工具。
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