由铝浆龟裂纹和17A附着差来看太阳能浆料的一些本质（一）

　　题目所述本质也仅指太阳能浆料现象的层面的本质探讨，非达浆料本身，也仅仅是一些推演，而非结论。

　　铝浆的龟裂纹从应用铝浆的开始阶段是没有的，是在05-06年前后儒兴的铝浆首先出现的。最开始是铅玻璃时代似乎都没龟纹，到后来无铅时代似乎大家都有了，但有铅的也能烧出龟纹。在这期间铝浆的烧结工艺随着正银的烧结不断变化，变化的似乎易于出现龟纹了，现在没有办法反过来用以前的烧结工艺再回头看看现在铝浆的体系是否有龟纹。总之，这个龟纹不同的玻璃粉有的有龟纹，有的没有，同一个玻璃粉，有的铝粉有变化铝粉也可能没有，即使同一个玻璃粉铝粉变化不同比例的搭配也可能有也可能无，对于烧结工艺的调整也可以减轻至没有也可以加深至清晰，变化不同的有机体系也是同样的结果有龟纹或者无龟纹或者龟纹不清晰，添加不同的无机添加剂有机添加剂也能消除龟纹。似乎这个龟纹和所有的因素都有关系，或者说它体现了所有因素的一个变化，但于它的本质却无定论。

　　大家在群里论坛里都热烈的讨论，也提出了好多解释，但似乎都不能完美的解释所有，这期间有一个缺陷就是我们没有一个清晰的动力学过程的推演，如果我们能清晰直观的看到这个龟纹出现的动力学过程，我想不需要解释什么大家也都明白那是怎么一回事了。

　　尽管我们很难直观看到这个微观的动力学过程，但我们还是可以从宏观的角度来界定出它发生的一些前提以便我们分析。首先我们队龟纹这个概念本身来定义下，这个词虽然来源于陶瓷的釉裂纹的描述，但在各类裂纹中我们都用的，比如荷塘干枯的龟裂。但我要说明的一点是，这个铝浆的龟纹仅仅是龟纹路，而非裂纹，就是他没有那个釉那个枯塘的真正物理上的裂纹，它是一个整体，是一个整体内部颜色不均而显出来的纹路，就像年轮树纹金属纹路一样，它本身是一个整体而无裂纹的，所以所有从裂纹角度来解释的都是不正确的。

　　铝浆有太阳能和PTC及其他一些铝浆的类型，他们不同的是接触的基体不同，在PTC和其他铝浆可以证实是没有龟纹的。再者太阳能这个铝电极还可以通过蒸镀激光直熔溅射等方法来做，而这些也是没有龟纹的。也就是说这是太阳能铝浆所独有的，如果是独有那把它的本质搞清楚某种程度上也就接近铝浆自身的本质了。

　　从PTC铝浆的角度看龟纹，那说明这个铝浆和基体硅之间的作用决定了龟纹的有无，PTC铝浆也与基体的PTC作用但并不出现龟纹。二从这个蒸镀铝电极的角度来看，它和硅之间有作用但没有出现龟纹，那说明这个铝浆中的玻璃促进了龟纹的产生。但我们若用无玻璃粉的 铝浆去烧结的话控制好也能烧出龟纹的，也说明这个龟纹是和铝粉有关，那个蒸镀溅射都是渐进式的形成一层整体，而不是铝浆这个自身先是一个整体而后和硅作用的。

　　按照金属化会议上发表的论文来说，硅和铝浆之间的作用是在300度左右就开始的，这个数据来自传统半导体金属化蒸镀铝的数据，但在太阳铝浆里应该没有的，这个你若300度下无论如何保温都不会看到铝浆和硅作用，因为此时的铝粉没有活性，不是蒸镀铝的活性。那么在577度铝硅合金的低共熔点有作用么，这个有的铝浆有有的没有，这取决于铝浆所用的玻璃，有的软化点高于577度，而大多是低于这个的。那么在高于铝粉670度这个点上那肯定是作用的，而且这个硅在铝中的扩散很快，几秒就可直达铝浆表面，同时这个硅在铝中的溶解度远远大于铝在硅中的，其极限浓度接近1.5%。而且按照金属化会议的结论，这个硅最易于在大颗粒铝粉的表面迁移。

　　基于前面各类现象的描述我们提出这么一个动力学烧结模型：铝浆在玻璃的软化温度之前采用各类手段防止铝粉的氧化，也可以根据需要促进氧化，当玻璃达到软化而出现液相时对硅表面进行溶解活化，这个活化的硅是很容易迁移进铝浆的，随着温度进一步升高到670度，此时铝粉出现液相而大量的和硅作用形成低共熔的铝硅合金液相，这个过程持续通过高温段而到降温670度时，铝从铝硅合金液相中偏析出来形成一层液态铝，这个大家刮开烧好的铝膜即可看到。而同时随着温度的降低硅开始外延生长，一部分铝根据分凝系数参杂进外延生长的硅而形成P+层。（而这个P+层的浓度单独的铝是10的18次方，而这个P+层的最佳浓度为10的19次方，国内现在基本通过双参杂的方法都做到了这个浓度，因此想通过再提高参杂浓度的思路基本到极限了。）同时在这个偏析凝固的铝层上方铝膜中，那些沿着大颗粒铝粉表面迁移的硅在和铝作用形成的各类比例合金随着温度的降低也形成了硅的偏析，而这个偏析产生的内部深色纹路很可能某种程度上从外观上看到的就是龟纹。

　　从这个过程模型，这个龟纹的最终结构在铝膜上层中硅的偏析集中产生深色条纹来看，那么这个龟纹的大小深浅清晰形貌等都取决于这个迁移到表层中硅的含量及其分布状态了，也就是说这个量是很微妙的，许多因素都会对他产生影响继而影响了龟纹的产生。比如这个硅的迁移又受制于玻璃的活化特性铝粉表面特性及铝粉颗粒搭配，这些从前面所述的动力学过程可以看出来的。所以，大家可以用这个模型自己来推演解释各类现象。

　　在此我只解释下烧结工艺变化的影响，从这个正银烧结工艺变化来看是从原来的低温慢烧过度现在的高温快烧的，这期间电池的性能得到了很大提高，特别是一致性。在原来慢烧的状态下实际上烧结状态是很不一致的，对铝浆来说存在某种意义上的过少，因为硅在铝中的迁移速度很快就几秒钟，而现在的快烧则完全符合这个。那么在当时这个有铅的慢烧的时代，那个高铅的玻璃对硅的刻蚀很严重的，而这慢烧导致大量的硅迁移铝膜中，不仅仅是在这个大颗粒的表面，而是深入铝粉内部及整体，则如此从外观上看到的整体而无龟纹。

　　对于Fsfac0047的应用扩散系数这个理论大家可以自己用“半导体金属化”“铝硅欧姆接触”及“铝硅合金结”做关键词搜索就明白这个应用的问题在那，在此不再分析。我随后将上传半导体金属化会议上一篇关于铝浆的论文（已翻译成中文），其对这个硅的迁移做了明确的电镜说明。

　　现在的问题是这个龟纹之外还有一个水煮的问题，因为有的玻璃的确耐水煮而有的就是不耐水煮，而有的玻璃对不同的铝粉耐水煮特性不同，但强耐水煮的玻璃对大多数铝粉都是耐水煮的。对于水煮这个活性铝和水反应这点大家是无疑义的，关键的是它如何发生的。我们如果用不加玻璃粉的铝粉制成铝浆烧结后也能形成背场有一定电性，只是背场很浅且参杂浓度低而导致开压低，同时由于铝粉表面的氧化膜无玻璃作用，其在高温下只有一个氧化过程，所以其耐水煮自然是没有问题的。则由此这个水煮完全就是一个玻璃对氧化铝破坏方式和程度的问题了。从氧化铝膜的两性来看，强酸强碱的玻璃都能和它作用，唯一不同的是，这个强酸的玻璃会继续喝基体的铝由于铝的强碱性而反应，则会出现我们早期铝浆容易出现的起灰脱落问题，强烈的从炉子里出来后几秒钟就起灰脱落，不严重三五天甚至一个月后才会出现。而当年台湾方面提出水煮的要求也是因为这个硅片在海上一个月漂流到达欧洲港口脱落后大家才积极的发展这个水煮问题。而这个问题的根本性就在一个玻璃酸碱性问题，这个在昆贵所赵玲熊庆丰申请的专利里有详细的描述。

　　相信做铝浆的大家都曾经遇到过背场有氮化硅污染的片子附着会不好的问题，结合正银用的高铅玻璃是要腐蚀氮化硅的用在铝浆肯定可以解决这个附着问题，但铝浆都是无铅化了，这就需要我们找到这个问题的本质。即这个氮化硅为弱酸性的，而高铅玻璃一般都为碱性的，则如此我们只需把玻璃的酸碱性稍做调整即可解决掉这个小问题的。

　　由玻璃这个酸碱性我们来看看这个正银方面的一些问题。正银的玻璃体系是一直演变的，直到现在大家似乎大都认可了这个铅碲体系的妙用。而铝浆由于没有一个系统的演进过程及专利申请，因此无法看清玻璃演化路线，但从正银的玻璃体系演化来看，铝浆也将类似的出现大家都认可的一种玻璃体系的。

　　在17之前确实没有出现过这个附着力的问题，即使有也没有象17A这么明显的显现出来。在以前都是一个高铅玻璃的时代，这个高铅体系玻璃一般都先碱性，这个于氮化硅的刻蚀是没有问题的，同时由于这个硅表面一般都是酸性，则如此这个铅玻璃和硅表面的作用也是很强的，而这个在以前深结的时代是没有问题的，即使对硅作用强也不会影响到结的。而现在大家追求效率而提出了高方阻低浅结，在如此的情况下这个高铅玻璃就不合适，因为它很容易就刻蚀击穿浅结。为了在保证对氮化硅刻蚀而尽量少对硅形成作用的前提下大家提出了碱性减弱的铅碲体系玻璃，通过引入酸性的碲来减少铅对人硅的作用，同时保证这个碲硫系成分对银的强溶作用。

　　你如果仔细对比17A和17F，可以说这个A的欧姆接触一项肯定要比这个F好的。如何证明呢，就从这个17A的附着力差这个缺陷来分析。一个产品的优点可能是许多因素综合的结果，但缺陷往往是一个很明显的错误失误造成的，把这个找见往往更容易分析到本质。

　　杜邦的确厉害能很快找出一个合适的体系，它找出这个铅碲体系玻璃的确对硅的损伤很小，很适合这个高方阻低浅结，可杜邦自己着急了些，估计也是迫于贺利氏的压力，就匆匆看到这个欧姆接触好而没过多估计附着力的问题。这个问题就在于和这个硅的作用，因为你的这个17A是整体一次印刷，不是那个单独主栅，它可以不腐蚀氮化硅，它的附着力完全是另一个考量了。而你这个整体印刷是要腐蚀氮化硅的，而你的铅碲体系又没和硅作用，就相当你的银层在硅表面没有根一样，这样出现这个附着差就不奇怪了。为什么会出现和硅作用弱呢，那就是这个铅碲体系它把碲给用过头，碲的摩尔量超过了铅而使玻璃先酸性了，而这个酸性的玻璃和酸性的硅表面自然作用力就小，结果就是附着差。

　　当然，杜邦就是杜邦，它很快就发现了这个小失误而在17F中给改进过来了。

　　由铝浆龟裂纹和17A附着差来看太阳能浆料的一些本质（五）

　　不管是铝浆还是正银都是一种材料的具体形式，而材料本身的变化是无穷无尽的，只要搞清内部变化的原理，就会变化出各类奇妙功用的材料。而群里的讨论中往往缺乏一种对原理深入探讨，总是囿于一种产品级别秘密的发掘，发掘不出则冠之以基本到技术极限了，材料本身那有极限，有极限的只是个人思维理解的极限而已。

　　对于太阳能，大家在好的时候盲目乐观的趋之若鹜的挤进来，以为都能发大财。而行业适当调整下就不适应了，就悲观而看不到未来的。可不管你自己怎么看，这个行业基本每年都是两位数字的增长，而且不管现在是多大规模，从长远来看都也才只是个开始而已。

　　世界的能源大格局是整个政治角力的基础，看看欧盟对俄罗斯制裁的投鼠忌器，看看老美对页岩气的骄傲，集合起欧盟日本澳大利亚等一起挥舞双反的大棒对付我们，一切只说明我们走对了，这个太阳能也将是我们一个可在世界政治版图中角力的基础。从长远看，全世界都最终都将重视这个太阳能，没有谁可以对其视而不见，到那时，那个电池将如海洋包围地球一样包围地球！