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烧结技术的原理及应用的介绍

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:烧结是一个扩散、流动、物理化学反应的过程。在经过恒温区时,要有适当的时间保证铝硅合金、铝银合金牢固成长。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态,所以在厚膜烧结过程中,粉末系统总的表面自由能必然要降低,这就是厚膜烧结的动力学原理。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。

烧结技术的原理及应用的介绍

1.烧结过程 将印刷好背电极和背电场的硅片,经过丝网印刷机的传送带传到烧结炉中,经过烘干、烧结、冷却三个阶段,整个时间约120s。烧结是一个扩散、流动、物理化学反应的过程。烧结的三个重要参数是温区温度、气体流量、带速。

(1)温区温度。铝硅合金最低共熔点温度为577.2℃,银铝合金最低共熔点温度为567℃。温度达到577.2℃时,铝原子以一定的比例熔入硅晶体中,铝和硅很快就形成合金,银铝也形成了合金,形成背电极的欧姆接触。图7-34示出铝硅合金相图。

温度逐渐降低后,硅铝合金系统冷却,铝原子在硅中的溶解度下降,硅铝合金中的一部分铝会因为饱和而析出,使得扩散在背面形成的n型层返回至p型层;剩下的铝则使硅形成高掺杂的p+层,那部分掺了铝的硅就与p区形成了p-p+高低结,形成铝背场。

(2)气体流量。有机溶剂挥发时产生的气体,易造成污染,要及时排出,因此烘干区和烧结区设有排气系统。如果排气量过大,气流带走大量热量,会使温区温度下降,降低烧结性能;如果排气量过小,气体滞留在烧结区,造成污染。适宜的气体流量由生产实践决定。

(3)带速。带速要保证经过各温区时,化学反应所需要的时间。在经过恒温区时,要有适当的时间保证铝硅合金、铝银合金牢固成长。在高温区如速度太快,难以形成良好的欧姆接触;速度太慢,正面p-n结易被破坏。参考值是510~530cm/min。具体的带速由生产实践决定。(www.xing528.com)

2.烧结原理 烧结可看作是原子从不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程。浆料中的固体颗粒是高度分散的粉末系统,具有很高的表面自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态,所以在厚膜烧结过程中,粉末系统总的表面自由能必然要降低,这就是厚膜烧结的动力学原理。固体颗粒具有很大的比表面积,具有极不规则的复杂表面状态。在颗粒的制造、细化处理等加工过程中,受到机械、化学、热力作用,会造成严重结晶缺陷等。烧结时,颗粒由接触到结合,自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等,都会使系统的自由能降低,系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。

3.烧结对电池片的影响 铝在硅中作为p型掺杂,可以减少铝与硅连接处的少子复合,提高开路电压和短路电流,改善对红外线的响应。

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7-34 铝硅合金相图

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