1、燒結工藝是將印刷在電池片正面電極，背面電極以及背電場集中在一起通過燒結爐燒結完成其表面電接觸。絲網印刷電極漿料通常采用三種，即銀漿、鋁漿和銀/鋁漿。銀的尖峰燒結溫度在720-830之間，鋁的尖峰燒結溫度在720-750之間，銀鋁電極的尖峰燒結溫度在625-850之間。銀-硅合金最低共熔點溫度為830，但適宜的燒結溫度需要由實驗決定。電池片燒結過程可分為升溫過程和降溫過程，升溫過程材料處于熔體狀態不會產生殘余應力，本文中不予考慮；降溫收縮時產生的應力使得電池片發生彎曲，本文考慮降溫過程為從溫度830降溫到室溫。表1 給出了硅、鋁和銀的彈性模量、泊松比和熱膨脹系數。 二、 結果與討論圖3 給出了電

2、池片燒結后的彎曲變形云圖，從圖中可以看出電池片變形呈對稱分布，從電池片中心向外變形逐漸增大，最大變形量為2.21mm。圖4 給出了電池片中硅片層第一主應力分布云圖，硅片層中第一主應力值較高的區域出現在銀電極粘接區的端部，最大值為21.7MPa，這與實驗觀測微裂紋的發生區域一致。由于不同生產廠家生產的電池片中硅片層和鋁背場厚度不一，電池片的成品率也存在較大差異。本文通過討論硅片層厚度和鋁背場厚度對電池片彎曲度的影響，并分析電池片在不同彎曲度下的應力狀態，探索減小電池片彎曲度以提高成品率的改進措施。圖5 給出了硅片層厚度與電池片彎曲度的關系曲線，從圖中可以看出，隨著硅片層厚度的增加電池片彎曲度逐漸

3、減小，硅片層厚度與電池片彎曲度基本呈線性關系。硅片層厚度為200 m 時，電池片彎曲度為2.66mm，當硅片層厚度增加為250 m 時，對應的電池片彎曲度為1.73mm。也就是說，硅片層厚度對電池片彎曲度的影響較大，硅片層厚度增加10%，電池片彎曲度減小14%。圖6 和圖7 分別給出了硅片層厚度與第一主應力最大值、第三主應力最大值的關系曲線，曲線也基本呈線性關系。隨著硅片層厚度增加，第一主應力逐漸減小，硅片層厚度為200 m 時，第一主應力為23.9MPa，當硅片層厚度增加到250 m 時，對應的第一主應力減小到19.1MPa。隨著硅片層厚度增加，第三主應力絕對值也逐漸減小，硅片層厚度為200

4、 m 時，第三主應力為-29.7MPa，當硅片層厚度增加到250 m 時，對應的第三主應力變為-27.1Mpa。總的來說，隨著硅片層厚度增加，電池片彎曲度減小，硅材料中殘余應力也逐漸減小，硅片層厚度增加10%，電池片彎曲度減小14%，第一主應力減小8%，第三主應力減小3%。圖8 給出了鋁背場厚度與電池片彎曲度的關系曲線，從圖中可以看出，鋁背場厚度與電池片彎曲度具有良好的線性關系。隨著鋁背場厚度的增加電池片彎曲度增加，鋁背場厚度為6m 時，電池片彎曲度為1.68mm，當鋁背場厚度增加到10 m 時，對應的電池片彎曲度為2.74mm。 圖9 和圖10 分別給出了鋁背場厚度與硅片層第一主應力最大值、

5、第三主應力最大值的關系曲線。從圖中可以看出，曲線同樣具有良好的線性關系。隨著鋁背場厚度的增加硅片層第一主應力增加，第三主應力減小。鋁背場厚度為6 m 時，硅片層第一主應力最大值為18.7MPa，第三主應力最大值為-31.3MPa；當鋁背場厚度增加到10 m 時，對應的硅片層第一主應力增加到24.7MPa，第三主應力減小到-25.9MPa。分析結果表明，鋁背場厚度的改變對電池片彎曲度和殘余應力水平的影響較大，建議在不影響電池片電性能和其他功能的情況下，電池片在制備過程中應盡量減小鋁背場厚度。三、結論本文采用有限元法對電池片燒結過程進行了數值模擬研究，分析了電池片中硅材料層殘余應力的分布情況，并討論了硅片層厚度和鋁背場厚度對電池片彎曲度和殘余應力的影響，得到以下結論。1）電池片的燒結工藝可導致電池片發生彎曲，硅片層中第一主應力值較高的區域出現在銀電極粘接區的端部，這與實驗觀測微裂紋的發生區域一致。2）硅片層厚度對電池片彎曲度的影響較大，隨著硅片層厚度增加，電池片彎曲度減小，