少银无银金属化方案探讨

苏州晶银新材料科技有限公司SuzhouisilverMaterialsCo.,Ltd. 金属化方案设计思路 金属化方案设计思路 叠印降本设计方案 银铜降本设计方案 种子层一导电层 底层薄银-种子层 底层银可使用常规低固含1opcon背细浆料，在基础上根据网版和固含的需求调整浆料流动性，透墨能力。 *内测实验用网版500-7-12膜厚2烧结后宽度约23-25um，高度1-2um。可直接使用产线背细浆料，也可以根据对于湿重的要求进一步降低固含，减少湿重银耗 银包铜-导电层 导电层使用银包铜浆料，10-30%银含银包铜浆料，热固性体系，银包铜粉整体银层包覆均匀，银层厚度在40-80mm左右，没有包覆不均及裸露的问题。 ?内测实验用网版480-11-18，固化温度为230℃10min，固化后线宽约为36-38um，高度9-10um, 银包铜粉研究现状 制备工艺研究现状 镀液的主要或分是由硝酸银落液组成，铜的电负性高于银的电负性，可以发生置换反应，游离的银离子在钢盼表面发生置换还原反应，形成银镀层。现代工艺多采用络合剂来络合游离的银离子，提高银离子的络合常数，保证镀液在金属包覆过程中的稳定性， 银包铜粉工艺 目前的化学镀工艺已经可以保证镀层的均一性、稳定性以及包覆完整性。 施玉雷，银包钢龄的制备、表征及性能所究[D]东南大学 银包铜粉的关键工艺 银包铜粉的表征 银包钢粉整体银层包覆均匀，银层厚度在60-80mm左右，没有包覆不均及裸需的问题； 20%银含低温浆料均已通过标准IEC可靠性测试 银包铜粉研究现状 林佳丽张应曹梅，费楚良爆烧品度对化学镀银铜粉性能的影聘0]电链与涂饰，2020.39（19） 银铜细栅浆料 低银含银包铜浆料，保持低体电阻，高印刷速度； 背面高温种子层+20%银含及以下银包铜细栅，金属化成本大幅降低 30%、20%银含银包铜浆料均已通过标准IEC可靠性测试 客户实验结果 初步测试叠印方案效率低0.06%； 按目前的湿重，20%及以下银含的银包铜浆料有金属化成本1分左右的成本优势： 种子层接触性能以及银包铜浆料湿重可以进一步优化 客户实验结果二 叠印方案效率高0.018%； >25%银含的银包铜浆料+种子层的银含比纯银降低2-3mg 》种子层接触性能以及银包铜浆料湿重可以进一步优化； 客户实验结果三 叠印方案效率低0.001%； 25%银含的银包铜浆料+种子层的银含比纯银降低7-8mg； 背面细栅一叠印难点 种子层接触 低固含种子层在低湿重下与硅片的接触电阻升高 低固含银浆的线电阻增大 叠印对位 叠印错位，删线的线电阻升高，叠印后的效率无增益或负增益 部分错位 完全错位 掺镍（银包镍）降本设计方案 银包镍和镍粉电镜图片 银包镍和镍粉电镜图片 银包镍和镍粉电镜图片 银包镍和镍粉电镜图片 银包镍和镍粉电镜图片 Landing Veltag+ 20.0 kvSignai SEDWD 13.7 mmMagvificston x16.000vacuum Mode HighWacuum 银包镍和镍粉电镜图片 Landing Votnge 20.0 icySignal SEDWO13.2mmMegnification xe,000dacuum Mcde Hignvacuum 客户测试数据 客户测试数据 纯铜浆料方案 纯铜浆料 铜粉的应用难点 纯铜（Cu） 氧化铜（CuO) 氧化亚铜（Cu,O） 电阻率10~10*2·m，接近绝缘体热膨胀系数~6x×10-6/°C较纯铜体积膨胀~140% 电阻率103~1052·m，半导体 电阻率1.68×10-$Q2-m，良导体 热膨胀系数~9×10-6/C 热膨胀系数~17×10-6/°C 较纯铜体积膨胀~67% 氧化层厚度达到5nm，颗粒间接触电阻可增加10倍以上，氧化覆盖率超过30%，铜浆体积电阻率可能上升3个数量级。 氧化物能性品体结构、体积影胀引发的内应力、品养需化导致的品间断裂，以及热失配应力的叠加导致脆化基至粉化 纯铜金属化开发难点 低温烧结问题 抗氧化问题 钢在空气中极易氧化，生成氧化铜或氧化亚铜 高比表和丰富的末配位原子使其极易发生氧化反应粒度越小，铜粉越容易发生团聚铜/硅界面结合力弱，接触电阻高 铜的氧化物烧结性能差，影响烧结致密性导电性能差，产重影响电池效率和可靠性容易发生脆性断裂，引发功能失效 硅基体腐蚀 长期稳定性问题 铜向硅材料的扩散会形成复合活性沉淀物，降低太阳能电池中少数载流子的寿命，开压电路降低 铜粉抗氧化方法 表面转化处理 表面包覆处理 ·表面磷化处理 ·金属/非金属无机包覆 ●有机聚合物包覆 金属表面与含磷酸盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。 ：银/镍/锡包铜 缓蚀剂偶联剂还原剂 表面钝化处理 原理：通过包覆处理在微纳米铜粉表面形成一层较为稳定的高致密、低空赠的薄膜，防止表面铜原子和空气的直接接触，使氧原子的速度减慢无法有效形成表层氧化物， 利用钝化剂或防氧化剂，使表面变为不活泼态从而起到保护、防氧化的作用。 铜粉抗氧化方法 表面官能团改性 表面晶面重构 长链官能团增加氧气扩散路径 与铜表面形成配位键或化学键，降低铜的电子活性 疏水性聚合物降低表面亲水性，减少水分子吸附 原理：利用铜原子形成的不同品面的能量差异和结品度差异，较低的表面能量所具有的较低活性可降低与氧原子结合的概率较高的结晶度所拥有的铜原子排列高规则紧密性和低缺陷使氧原子难以侵蚀，进而显著降低了被氧化的违率。 铜金属化抗氧化思路 低温短时烧结 低熔点合金抗氧化 还原去除氧化物 ，利用短链羧基酸去除铜颗粒表面氧化物 低熔点合金熔化后与铜颗粒形成金属·隔绝空气，防止氧化 接触，增强导电性境等）对铜粉进行原位处理，可有效去除表面氧：低熔点合金熔化后浸润铜颗粒表面，防止氧化 ，有机体系、低熔点合金帮助低温快速固化 ·利用还原性条件（粉体表面、浆料组分，烧结环）化层 ·铜颗粒受热熔融，形成导电通路 纯铜金属化研发方向导电体系 纯铜金属化研发方向有机体系 纯铜浆料产品 低温浆料降本方案 低银含银包铜细栅浆料 低银含银包铜浆料，依旧保持低体电阻，高印刷速度，效率较纯银浆料基本持平 背面10-20%银含低湿重细栅+正面20-30%银含细栅，金属化成本大幅降低； HAC809-T、HAC899-T、HAC909-THAC939-T均已通过标准IEC可靠性测试； 低银含银包铜主栅浆料 银包铜主栅正背面拉力与纯银拉力无太大差异 银包铜主栅通过可靠性测试， 方案及测试总结 谢谢！ 苏州晶银新材料科技有限公司SuzhouisilverMaterialsCo.,Ltd.