烧结过程中常见问题及对策

1.温区温度调节问题及解决方法 温区温度调节有三项内容；调节时机确定、温区选择、温度升降确定。

（1）调节时机确定。确定什么时间需要对温度进行调节。当电池性能和外观均有异常时，就要对烧结温度进行调节。主要观察填充因子FF的变化。如果FF不理想，再看串联电阻、并联电阻，以及反向电流的情况。如果这些值都不理想，就要考虑调节烧结温度来改善电池的电性能。

（2）温区选择。常用的烧结炉分为九个区，前三个区是烘干区，主要完成浆料中有机成分的挥发；后六个区主要完成银铝合金背电极、铝背场的烧结。铝背场的烧结是实现铝浆到铝金属的转变和硅铝合金的形成。背电极的烧结是银浆到银金属的转变和银铝合金的形成。如果出现弓片、铝珠和鼓泡问题，首先可以选择降低8区和9区的温度，同时结合4、5、6区的温度。如果仅仅是电性能异常，就主要选择调节8、9区的温度，7区的温度配合调节。

（3）温度升降确定。每一批片子都有一个最佳烧结点。欠烧时欧姆接触没有完全形成，串联电阻会偏大，填充因子偏低；过烧时银铝合金消耗太多银金属。欠烧和过烧的一个相似表现，就是串联电阻偏大，填充因子偏低。如果仅仅根据这个表现还不能决定是降温还是升温，此时可参考并联电阻和反向电流。因为在过烧时会导致更多的杂质驱入到p-n结附近，增加局部漏电的概率，这样并联电阻会偏小，反向电流偏大。但是这也不是绝对的，因为当银浆污染和边缘刻蚀不足时，也有可能出现这种情况。这时进一步参考一下短路电流，温度过高时，表面复合的概率大一些，短路电流会小一些。当并联电阻和反向电流都正常时，可能还不能对升降温做出决定，此时可探索一下：一直降温，降到电性能产生明显变化为止，这样就可以知道温度调节的大致方向，也可以完成调节的过程。在调节温度的过程中，也有可能多次调节温度，却未见电性能产生明显的变化。此时可观察一下开路电压的情况，如果开路电压还算正常，那么可能是测试台出现问题。如果两条线同时生产同一型号片子，就可以做比较测试，验证测试台是否出问题。在确保测试台正常的情况下，如果调节无效，那就不是烧结的问题了。

温度升降确定是最关键，也是最难把握的环节，要在依据测试结果的情况下，凭着丰富的经验和一定的技巧，才能熟练掌握。

2.弓片问题及解决方法 出现弓片的原因是片子太薄或铝浆印刷量太大，温度相对过高。消除弓片现象最有效果的方法是降低烧结区的温度，降低片子产生的应力。首先将8、9区的温度降到最低，如果弓片现象没消除，可以再调节4、5、6区的温度。降低温度的底线是保证填充因子正常。

3.背场形成铝珠问题及解决方法 铝珠附着于铝层上，球形，有强的金属光泽。有的体积小而数量多，可以用手轻易抹去，硅片上不留痕迹；有的体积大而数量少，通常与硅片轻微粘连，亦可抹去，但抹去后硅片上会留下粘连痕迹。铝珠产生的根本原因是过烧。铝的熔点是660℃，当铝受热超过这一温度时，铝粉颗粒熔化形成了铝珠。通常烧结炉的设置温度都远高于这一温度。这里所说的660℃是指硅片表面实际感受的温度，设置的温度虽高，由于烧结炉带速很快，铝层实际感受到的温度远低于设置温度。

铝珠是在烧结过程中过烧产生的，解决方法是降低温度，或是加快带速，减少热量的给予。此法效果非常明显，铝珠可得到有效控制。但过分降温会损失硅片的电性能数据，经验是降温到硅片背面手感略微粗糙即可。

4.背场形成铝包问题及解决方法 铝包是指硅片背面的凸起，呈小丘状，大的铝包直径可达1.5～2mm，没有金属光泽，色泽同烧结后的铝层一样。产生铝包的硅片在电性能上没有异常。铝包是实心的，里面有内容物，能谱显示内容物成分主要是铝硅合金。合金中的硅含量明显高于平整界面的硅含量。显微组织照片可以看到起铝包处界面粗糙、不规则、不均匀，呈锯齿状。铝包相对铝珠难以去除，需用锉刀锉，易造成碎片。铝包产生的原因及相应解决方法如下。

（1）搅拌不充分。铝浆的主要组成部分是铝粉、无机粘合剂和有机粘合剂。铝粉是导电相；有机粘合剂负责烧结前的粘结，烧结前烘干工序全部挥发；无机粘合剂负责烧结后的粘结。在浆料中，有机粘合剂是溶剂或载体，固体的粉末均匀分散其中。铝浆放置时间较长，在重力作用下，固体悬浮物会有一定程度的沉淀，因此会导致浆料的轻微不均匀，印刷时固液相在硅背面分布不均匀，背面各处含量有差别，烧结后易鼓起，形成铝包。

解决方法是使用前充分搅拌，使各组分充分分散。

（2）烘干时间不够，有机溶剂未充分挥发，排胶区负担较大，排胶不充分，遇烧结段高温快速挥发，铝粉颗粒在热作用下流动，难以达到平衡，局部聚集形成铝包。

解决方法是烘干温度呈梯度，加大排胶区气体流量，使有机溶剂缓慢逐步挥发。

（3）铝中硅含量多。烧结温度较高时，铝硅界面受热较多，铝硅合金化温度超出最低共熔点。合金中硅含量增加，即进入到铝中的硅增加，造成凸起。这由能谱图可以清楚地看出。

解决方法是适当降低烧结区温度，加大烧结区的气流量。(www.xing528.com)

（4）铝浆本身的原因。铝浆中铝颗粒选择不当，有机相悬浮能力不够，沉降速度过快。

解决方法是改进铝浆质量。

5.附着力不强问题及解决方法 附着力主要是由铝浆本身的配方和选材决定的。无机粘合剂的选择决定烧结后铝浆附着能力的强弱。无机粘合剂必须与金属颗粒之间界面张力高、能够润湿金属、热膨胀系数接近硅、烧成温度与浆料烧成温度接近。无机粘合剂在硅铝界面，一边拉着铝，一边拉住硅，将铝和硅粘在一起。在铝膜外层将铝和铝粘在一起。铝膜的附着力也受使用工艺的影响，主要表现在以下几个方面：

（1）烘干方式影响附着力。在温度相同条件下，烘干时间太长，载体挥发完全，粘结相尚未发挥作用，使附着力下降。

（2）烧结方式影响附着力。在温度相同条件下，烧结时间太长，使附着力下降。烧结时间相同时，提高峰值温度，可以减少气孔率，提高铝粉颗粒致密程度，增强附着强度。

（3）铝膜印刷厚度影响附着力。铝膜太厚，致使铝浆中的粘合相未能得到足够热量软化，从而未能发挥良好的粘结作用。

6.弯曲度过大问题及解决方法

（1）造成弯曲度过大的原因

1）铝的膨胀系数比硅大10倍左右，烧结后的硅片在冷却时，铝膜就具有更大的收缩趋势，从而表现出一定程度的弯曲。

2）硅片越薄，弯曲越大。

3）峰值温度越高，烧结温度与室温温差越大，弯曲越大。

（2）解决方法

1）改善浆料配方。通过改变浆料中无机粘合剂的用量与种类、铝粉的形态与粒度分布，减小铝层收缩时产生的应力。另外，在铝浆中加入某些添加剂，降低铝浆体系的膨胀系数。

2）减少印刷重量则烧结后铝层厚度降低，有利于降低弯曲度。但是随湿重减少，不利于形成均匀的背场，背表面复合速率随之上升，会降低电池的转换效率。