目前国产硅太阳能电池光电转换效率获得极大提高，国产铝浆完全取代进口铝浆应用在背场电极上，背场银浆实现了部分国产化，正面栅极银浆多数依靠进口。
本文基于太阳能电池电阻分析，较系统地介绍了硅太阳能电池正面银浆的各成分与基体硅的作用，及对光伏转换效率的影响，。
硅太阳能电池的电阻分析
01串联电阻的组成
硅太阳能电池无论背场或向阳主栅，烧结后电极与硅形成欧姆接触，又称半导体金属化；电极与硅生成夹层，也称Ag/Si岛。
在背场生成了硅铝合金夹层，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
但影响电池性能主要是正面栅极银浆，直接决定串联电阻大小。上海交通大学陈宁等根据Caballero等提出的模型(如图1)给出了串联电阻表达式：
式中，Rs为总串联电阻，Rbase为基底电阻，Rbus为主栅电阻，Rf为细栅线体电阻，Rfc为前接触电阻，Rsheet为硅片表面薄层电阻，Rbc为背面接触电阻。
根据计算，式中的细栅电阻Rf和前接触电阻Rfc约占总串联电阻Rs的1/2(如图2)。
图2电池串联电阻中各组成部分所占比例
02增加栅线高宽比提高导电性
根据图2，先降低细栅线体电阻Rf。生产线的细栅线宽30~40μm，甚至更小，这是为了增加受光面积设计的。
在规定细栅线宽不变条件下，为了降低Rf，就要增加线条高度，增加至12μm以上，增加线条的横截面，提高导电性。另一途径，为减小Rf，增加浆料银粉含量、减少玻璃用量，选择烧结后残留炭少的粘合剂。
现今生产线用银浆，含银量(质量分数，下同)为89%~91%，玻璃含量0.8%~1.2%，粘合剂8.0%~12%之间。为使浆料有良好工艺性，银粉形貌为球形或类球形，粒径1.7~2.3μm，松装密度3.9~4.5 g/cm3(或振实密度5.0~6.0 g/cm3)。
总之，栅线横截面积增大，导电相增加，非导电相减少，那么细栅线体电阻Rf就会相应降低。
图3电池银-硅界面反应过程
有研究设计了半导体金属化的过程(如图3)，后面将详细讨论它的形成过程。当细栅线体电阻Rf和前接触电阻Rfc都减小了，那么串联电阻Rs也会变小。
03银浆掺杂使半导体金属化
除了细栅线体电阻Rf，影响串联电阻Rs的还有前接触电阻Rfc。背场通过制备硅铝合金(Al3.21Si0.47)获得夹层后形成欧姆接触。
正面栅极中银电极与硅基体形成合金夹层、Ag/Si岛或半导体金属化。通过在银浆掺入钛、钯、锌、锡、金或金锑、金锡合金等可以实现半导体金属化。多元共晶的熔点比任何单一组元的熔点要低，在共晶成分处进一步降低合金化的温度。
04光伏电池制造工艺难点
目前抛弃传统的氧化硅或氧化钛减反射膜工艺，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，这是难点之一。
主栅及细栅遮盖部分不产生光电效应，对电池短路电流或者说功率没有帮助。制造小绒面，增加受光面，设计小主栅及小细栅，可以增加受光面积，但主栅及细栅体电阻会增大，这是难点之二。
PN结浅、低掺杂高方阻，这是难点之三。印刷工艺采用高精度高速细线印刷，一次高温高速烧结，要求浆料有一致性良好工艺，否则会断栅，这是难点之四。生产线上细栅宽30~40μm，甚至更小，要求烧结后图案清晰，线条边沿无阴影，高宽比大，有限的宽度，足够大的横截面，以降低体电阻，提高导电性，这是难点之五。
栅极银浆组成
01银粉
银粉是浆料导电相，是焊接基体，主要用化学还原法制备。实践证明，最好用球形或类球形银粉。
由于银粉直接影响电池正面细栅线体电阻、印刷工艺的一致性及可焊性，所以其他形状的银粉，如片状、树枝状、絮状、纳米级的、不规则的都不适用，烧结时是否易击穿PN结也是主要考量因素。
02玻璃
传统的电子浆料，玻璃仅起功能相与基本的粘结作用。
在晶体硅太阳能电池栅极浆料中，玻璃有三大作用：
1)粘结基体，使印刷膜电极有附着力；
2)熔穿减反射膜氮化硅，使硅暴露与银电极接触；
3)在烧结过程中，还原氧化物产生单质元素与硅反应生成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岛数量、质量、密度，直接影响细栅线前接触电阻Rfc。
老工艺电池用玻璃以硼硅铅为主。太阳能电池制造工艺改进后，硼硅铅玻璃已不适用。
实验证明，氧化硼会影响电性能，硼硅铅玻璃向铅-硅-铋玻璃过渡。
现生产的银浆用铅-碲玻璃，也有用铅-铋-碲玻璃。为改善玻璃的性能，还添加其他金属氧化物，诸如MoO3、Ta2O5和SiO2、Al2O3等，可以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，能改善溶解和沉淀动力学。有的添加TiO2或纳米ZnO。有的学者主张用软化点不同的玻璃混合，但实际操作比较困难。还有熔制玻璃时加入少量Ag2O，但含Ag2O的玻璃硅太阳能电池漏电偏大。加入Au2O，会还原生成金单质，与硅共晶，金的功函数略比硅大。
03粘合剂
电子浆料用粘合剂由树脂、有机溶剂、润滑剂、分散剂、流平剂、触变剂等组成，与粉末混合轧制，达到粘度和细度标准，适合丝网印刷，烘烧后得到设计图案，残留炭份少等即可。
栅极银浆的普及应用，一方面是选用物理性能合格的球形银粉，提高银含量，减少玻璃含量，制备印刷性能优良的粘合剂，烧结后栅线有足够大的高宽比，增加线条横截面积，使细栅线体电阻Rf达到最小值。
另一方面，选用了Pb-Te系玻璃，烧结时还原生成铅和碲单质及其化合物，与硅基体形成共晶导电夹层，使前接触电阻Rfc达到最小值。
当其他电阻不变情况下，硅太阳能电池获得最小的串联电阻Rs，电池转换效率就得到提高。
晶体硅太阳能电池工作寿命是广大一次性投资用户最关心的，在文献中已讨论过。目前寿命定为25年。
组件长期暴露在野外，正反两面电极及焊接点氧化、硫化，导致细栅线体积电阻Rf、前接触电阻Rfc、背场电阻增大，转换效率下降。
焊接会影响串联电阻，据King等报告，焊接造成组件功率每年降0.5%。以此类推，在野外恶劣条件下，加上其他因素，25年寿命是困难的。提高电池使用寿命，以及旧电池的回收资源化，都应列入考虑之列。
碲化镉太阳能电池已制造成功，称为“墙壁”式发电厂。据最新报道英国牛津光伏太阳能公司制造了一种镀钙钛矿(黑色)的减反射膜，光伏电池平均光电转换效率达到27.3%，比现生产的约高1/3。
