目前，国内硅太阳能电池光电转换效率大大提高，国内铝浆完全取代进口铝浆应用于背面电极，背面银浆部分本地化，前格栅极银浆主要依靠进口。
基于太阳能电池电阻分析，系统介绍了硅太阳能电池前银浆的成分和基体硅的作用，以及对光伏转换效率的影响。
硅太阳能电池电阻分析
01
串联电阻的组成
硅太阳能电池在烧结后与硅形成欧姆接触，无论是背面还是向阳主栅，也称为半导体金属化；电极与硅形成夹层，又称Ag/Si岛。
硅铝合金夹层在背场生成，即Al3.21Si0.47合金，厚度约2~3μm。
图1晶体硅太阳能电池串联电阻示意图
但影响电池性能的主要原因是前格栅极银浆，直接决定串联电阻的大小。根据Caballero提出的模型（如图1所示），上海交通大学陈宁给出了串联电阻表达式：
在公式中，Rs为总串联电阻，Rbase为基底电阻，Rbus为主网格电阻，Rf为细网格电阻，Rfc为前接触电阻，Rsheet为硅片表面薄层电阻，Rbc为背接触电阻。
根据计算，细栅电阻RF和前接触电阻RFC约占总串联电阻RS的1/2(如图2所示)。
02
增加网格高宽比，提高导电性
根据图2，首先降低细栅线体电阻RF。生产线细栅线宽30~40μm，甚至更小，这是为了增加受光面积而设计的。
在规定细网宽度不变的情况下，为了降低RF，有必要将线条高度增加到12μm以上，增加线条横截面，提高导电性。另一种方法是减少RF，增加浆料银粉含量，减少玻璃用量，选择烧结后残留碳较少的粘合剂。
目前生产线上使用的银浆含银量(质量分数，下同)为89%~91%，玻璃含量为0.8%~1.2%，粘合剂在8.0%~12%之间。为了使浆料具有良好的工艺性，银粉形状为球形或球形，粒径为1.7~2.3μm，松装密度3.9~4.5g/cm3或振实密度5.0~6.0g/cm3)。
简而言之，网格线的横截面积增加，导电相增加，非导电相减少，那么细网格线体的电阻RF就会相应降低。
研究设计了半导体金属化的过程（如图3所示），以后将详细讨论其形成过程。当细栅线体电阻RF和前接触电阻RFC减小时，串联电阻RS也会减小。
03
半导体金属化的银浆混合
前接触电阻RFC除了细网线体电阻RF外，还会影响串联电阻RS。后场制备硅铝合金(Al3).21Si0.47)在获得夹层后形成欧姆接触。
正格栅极中的银电极与硅基体形成合金夹层，Ag/Si岛或半导体金属化。半导体金属化可以通过在银浆中掺入钛、钯、锌、锡、金或金锑和金锡合金来实现。多元共晶的熔点低于任何单组元的熔点，进一步降低了共晶成分的合金化温度。
04
光伏电池制造工艺难点
目前，我们已经放弃了传统的氧化硅或氧化钛减反射膜技术，改用氮化硅减反射膜。氮化硅是一种性能稳定的陶瓷，需要解决与银浆兼容的问题，这是困难之一。
主格栅和细格栅的覆盖部分不产生光电效应，无助于电池的短路电流或功率。制作小绒面，增加受光面，设计小主格栅和小细格栅，可以增加受光面积，但主格栅和细格栅的电阻会增加，这是第二个难点。
PN浅，低混合高阻力，这是三个难点。印刷工艺采用高精度高速细线印刷，高温高速烧结，需要浆料一致性好，否则会断裂，这是四个难点。生产线上的细栅宽度为30~40μm，即使更小，烧结后也要求图案清晰，线条边缘无阴影，宽度比大，宽度有限，截面足够大，以降低身体电阻，提高导电性，这是第五个难点。
由栅极银浆组成
01
银粉
银粉是浆料的导电相，是焊接基体，主要采用化学还原法制备。实践证明，最好使用球形或球形银粉。
由于银粉直接影响电池正面细网的电阻、印刷工艺的一致性和可焊性，不适用于片状、枝状、絮状、纳米级、不规则等其他形状的银粉。烧结时是否容易穿透PN结也是主要考虑因素。
02
玻璃
在传统的电子浆料中，玻璃只起到功能相和基本粘结的作用。
玻璃在晶体硅太阳能电池栅极浆料中有三大功能:
1)粘结基体，使印刷膜电极具有附着力；
2)熔穿减反射膜氮化硅，使硅暴露在银电极之间；
3)烧结过程中，还原氧化物产生的单质元素与硅反应产生共晶或金属间化合物，发生复杂的物理化学变化。反应产生的Ag/Si岛的数量、质量和密度直接影响细栅线前的接触电阻RFC。
硼硅铅是旧工艺电池的主要玻璃。经过太阳能电池制造工艺的改进，硼硅铅玻璃已不再适用。
实验表明，氧化硼会影响电性能，硼硅铅玻璃向铅-硅-铋玻璃过渡。
现在生产的银浆用铅-铋玻璃，也用铅-铋-铋玻璃。为了提高玻璃的性能，还添加了其他金属氧化物，如MoO3、Ta2O5和SiO2、Al2O3等，可降低玻璃粘度和表面张力。
碱金属或碱土金属(Na、K、Ca和Ba)氧化物可以改善溶解和沉淀动力学。有些人添加了TiO2或纳米Zno。一些学者提倡将不同的玻璃与软化点混合，但实际操作相对困难。在熔化玻璃中加入少量的Ag2O，但含有Ag2O的玻璃硅太阳能电池泄漏过多。加入Au2O，将恢复生成金单质，与硅结晶，金的功能函数略大于硅。
03
粘合剂
电子浆用粘合剂由树脂、有机溶剂、润滑剂、分散剂、找平剂、触变剂等组成。与粉末混合轧制，达到粘度和细度标准。适用于丝网印刷，烘烤后设计图案，残留碳少。
格栅银浆的普及应用，一方面是选择合格的球形银粉，提高银含量，降低玻璃含量，制备印刷性能优良的粘合剂，烧结格栅线有足够大的高宽比，增加线截面积，使细格栅线电阻RF达到最小值。
另一方面，选用Pb-Te玻璃，在烧结过程中还原生成铅及其化合物，与硅基体形成共晶导电夹层，最大限度地降低前接触电阻RFC。
当其他电阻保持不变时，硅太阳能电池获得最小串联电阻RS，提高电池转换效率。
晶体硅太阳能电池的使用寿命是大多数一次性投资用户最关心的问题，并在文献中进行了讨论。目前的使用寿命为25年。
组件长期暴露在野外，正反电极和焊点氧化硫化，导致细网体积电阻RF、前接触电阻RFC、背场电阻增大，转换效率降低。
焊接会影响串联电阻。根据King等报告，焊接导致组件功率每年下降0.5%。以此类推，在恶劣的野外条件下，再加上其他因素，25年的使用寿命是困难的。应考虑提高电池的使用寿命和旧电池的回收利用。
铱镉太阳能电池已成功制造，被称为“墙”电厂。据最新报道，牛津光伏太阳能公司制造了一种镀钙钛矿（黑色）减反射膜，光伏电池的平均光电转换效率达到27.3%，约为目前生产的1/3。
