在晶硅太阳能电池生产领域，银浆的丝网印刷与烧结是如今占主导地位的金属化工艺。该工艺对银栅线与硅发射极之间的接触电阻以及P型太阳能电池的填充因子均具有显著影响。目前，关于这一课题的研究早已屡见不鲜。
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研究发现，银微晶和/或银胶体对于银栅线与硅发射极之间的电流输运极为重要。业内普遍认为，在N型太阳能电池的电接触形成方面，银浆中的玻璃料（如氧化铅）或溶于玻璃料的氧化银可将氮化硅（SiNx）等电介质层局部开口。相关文献中的理论假定在氮化硅介质层开口之后，玻璃中的银离子和氧离子可扩散至硅/玻璃界面，并通过以下氧化还原反应来蚀刻硅表面：
在烧结工艺的冷却阶段，玻璃中银的溶解性随着温度下降而降低。这样，玻璃中大量的银原子就会沉淀并生长为银微晶，从而在块体硅与银栅线之间实现电子隧穿。
N型太阳能电池的金属化工艺中也会发生类似过程，但这不足以在硼发射极表面形成良好的接触。纯银浆料在硼发射极表面形成的接触电阻超过了50 Ω.cm²；后续研究发现，在纯银浆料中加入铝，可以将特定接触电阻率降低至5 Ω.cm²左右，这是因为铝颗粒与纯银浆料混合后，颗粒表面会形成薄薄的氧化物壳层。接着，这层氧化铝在更高的温度下溶于银浆中，形成铝/银合金体。这些铝/银合金体可以促进铝颗粒输送至硅表面并与硅发生反应，得到三组分体系（铝-银-硅）——该过程能够形成良好的接触（图1）。
图1：将含铝银浆的接触机制应用于N型硅片，得到能够在硼发射极表面形成良好接触的三组分体系（铝-银-硅）。
最终的目标是在硅片表面沉积更多的铝合金。一种方法是增加银浆中铝的含量，但研究证实，随着铝含量增加，硅表面形成的银/铝尖凸最厚只能达到1毫米。这些尖凸能够渗透进PN结，使金属接触层下面达到更高的暗饱和电流密度。虽然接触电阻较低，但更高的暗饱和电流密度反过来会降低开路电压并限制转换效率。缓解这一状况的一种假设是采用可使氮化硅形成更多开口的玻璃料，从而使铝能够较好地分布于硅片表面。
贺利氏始终关注如何提高玻璃料的反应性以及在硼发射极表面形成更好的接触，从而增强太阳能电池的电性能。以下是贺利氏银浆与硼发射极接触的部分结果。
图2显示了贺利氏现有银浆（SOL9360A）和新开发银浆（NT00-1357）的接触电阻率。新银浆含有最新研制的玻璃料，可使接触电阻减少三分之二以上，从而形成更好的接触。
图2：贺利氏现有银浆（SOL9360A）和新开发银浆（NT00-1357）的接触电阻率。
为了提高电池转换效率，需要降低接触电阻，同时尽可能提高开路电压（Voc）。我们发现，通过控制烧结温度（图3）可以提高开路电压或填充因子（FF%）。新开发银浆的独到之处在于，它可以使电池达到更高的整体效率。
图3. A
图3. B
图3. C
图3：贺利氏现有银浆与新开发银浆的电性能对比，后者在开路电压（A）、填充因子（B）和电池效率（C）方面均优于前者。
在本项研究中，我们发现：通过在银浆中加入铝以及提高玻璃料的反应性，可以改善与硼发射极表面的接触效果。研究过程中，我们成功地将银浆的接触电阻率降低了三分之二以上，同时提高了电池转换效率。接触性能的改善有助于形成更宽的烧结工艺窗口，从而提高实际生产过程中的良率，同时可以根据客户需求更加灵活地对银浆进行优化调整。
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