本文研究的是在丝网印刷中铝背场中硅的横向拓展，在合适的工业温度范围内，铝层的增长速度为（1.50±0.06）μm/℃。这样的话，硅片中铝扩散的最大极限速度就可以预测，而且不被接触面积的大小限制只会受温度的影响。所以，背场的形状不仅影响了串联电阻的损失，而且会影响硅铝接触形成的过程，另外，快速冷却会导致柯肯特尔空洞而不是产生共晶层。

太阳能电池的背钝化技术有效地提高了电池的效率，但是在丝网印刷中对铝粉浆和硅之间的接触的优化所起的作用是微不足道的，而且需要更深地理解金属半导体之间的接触效应。事实上，当串联电阻减少时，接触面积和指间距的配合是一个至关重要的问题。另一方面，用高质量P+掺杂层[背场（BSF）]的形成来提高电池的性能一直很具有挑战性。最近，接触开缝中铝的高重叠对于生成良好的BSF和使接触电阻的最小化是至关重要的，从而背场的设计能够影响串阻的损失和接触形成的过程。本文中，研究的以液体铝和硅之间的相互扩散为基础得到最优最小的背场接触间距。这些结果已经应用在丝网印刷的背面接触式和背面钝化硅的太阳能电池上。

图1（a）所示的是背面钝化硅和背面接触式的太阳能电池的横截面。3个变量用来描述背

面结构--接触开缝的宽度（LCO），d1；铝层中扩散硅的最大传播极限，d2；接触面积，LP，所以，（d2-d1）/2代表了在LCO的一侧（远离接触面积）的铝中的硅的传播。如图所示，在图1（a）的截面模型中，LCO，d1限制了硅和铝的接触面积，电池背面全部覆盖着铝，LCO在结构的背面，而BSF在LCO中形成，这是铝硅的相互扩散。图1（b）的显微镜图片所示的是和图1（a）相同背面结构的太阳能电池背面的一部分，深灰色部分（在d2里）在铝层中是显而易见的，但不代表BSF的形成，因为它们比LCD（d2>d1）要宽，理解这种现象可以促进现在研究的发展。

当接触面积太大时，更多的存在铝粒子的硅表面相互作用，位于界面中间部分的熔融物会迅速饱和。此外，在很高的烧结峰值温度（迅速冷却）下，合金化过程中熔融物可能会产生高弹性应力场。柯肯德尔效应解释了两种原子扩散的比率是不同的，硅铝相互扩散产生的空穴可能在熔融中合并，柯肯德尔空穴的产生和集合代替了共熔合金。

通过冷却样品，液相中硅的成分不得不随着双液曲线减少。但是由于空穴的存在只有LCO的边界仍然与铝层直接相关，到达共熔温度时，远离接触面的位置没有更多分离的硅，全部保持液体凝固状态，在铝中就会存在高浓度的硅[如图3（d）所示]。如果铝和硅的反应只在d2中发生，那么深灰色区域就会被限制，在铝中硅的传播会达到扩散极限，所以由于扩散的菲克定律，很明显会随着与界面中心的距离呈指数递减。

因为在液态铝中硅的扩散，大量的铝会在电介质开缝的一边重叠，起到一个优化的金属半导体作用。由于接触电阻的减少和BSF的均质化，铝很明显在狭窄的电介质开缝中重叠。我们认为分散的硅的最大的传播极限（d2）决定了铝金属化的最小宽度，条件是有最好的接触和全部是BSF构造，所以d2决定铝的层叠。同样，指间距也由丝网印刷铝层（LP≥d2）中硅的传播极限决定。铝层叠的另一个应用可能应用在相互交叉的背接触的n型硅太阳能电池中，可得到高质量的丝网印刷的铝合金发射极。

总之，本文的研究在丝网印刷中对铝粉浆和硅接触有了更深的理解。在丝网印刷中，当烧结的峰值温度在750℃-950℃范围内，铝层中硅的传播的增长速度为（1.50±0.06）μm/℃。电介质的一边上，硅的横向传播极限不受接触面积大小的影响，但是会受到烧结温度的影响。当烧结温度为750℃、850℃和950℃时，硅的横向传播极限预计分别是75μm、225μm和375μm。所以，铝接触的宽度可能由铝层中扩散硅的最大传播极限决定。本文认为触点间距应该等于或大于铝中扩散硅的最大传播极限，此外柯肯德尔效应可以解释铝接触中空穴的产生。这些结果可以应用于工业上优化高效丝网印刷背接触太阳能电池和背钝化太阳能电池。