專(zhuān)利名稱(chēng)：硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
作為重要的清潔能源，近年來(lái)硅太陽(yáng)能電池呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，而硅太陽(yáng)能電池的重要耗材之一的導(dǎo)電漿料需求也日益增長(zhǎng)。硅太陽(yáng)能電池用導(dǎo)電漿料主要包括正電極銀漿、背電極銀鋁漿和背電極鋁漿三部份，其中背電極鋁漿由鋁粉、無(wú)機(jī)玻璃相和有機(jī)載體經(jīng)輥壓而成。通常采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將背電極鋁漿涂覆于太陽(yáng)能電池硅片的背面，再經(jīng)隧道爐快速熱處理(RTP, Rapid Temperature Process)在太陽(yáng)能電池娃片的背面形成娃-招層，即鋁背場(chǎng)(BSF，Back SurfaceField)。該鋁背場(chǎng)可消除硅與金屬電極之間的肖特基勢(shì)壘，實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸，減少接觸電阻，從而提高硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，由于重 金屬類(lèi)雜質(zhì)在鋁中的溶解度遠(yuǎn)大于硅，因此鋁背場(chǎng)的吸雜特性能有效降低重金屬對(duì)轉(zhuǎn)換效率的不良影響。由于背電極鋁漿要覆蓋太陽(yáng)能電池硅片背面的絕大部分區(qū)域，且鋁跟硅的熱膨脹系數(shù)差異較大(鋁24X10_6m/°C，硅3X10_6m/°C )，因此燒結(jié)后形成的硅-鋁層很容易引起硅片翹曲變形等問(wèn)題，造成后續(xù)硅片層壓封裝的困難。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種有效解決上述問(wèn)題的背電極鋁漿。另外，還有必要提供一種上述背電極鋁漿的制備方法。一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其包括粉體和有機(jī)載體，其中粉體的質(zhì)量百分含量為75 85%，剩余的為有機(jī)載體，該粉體包括鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，其中粉體中鋁粉的質(zhì)量百分含量為95 98%，剩余的為無(wú)機(jī)玻璃相；該鋁粉為表面包覆有氮化鋁的球形鋁粉，且招粉的粒徑分布為I 9 ii m ;該無(wú)機(jī)玻璃相包括質(zhì)量百分含量為10 40%的氧化秘，質(zhì)量百分含量為5 15%的氧化硼,質(zhì)量百分含量為20 40%的氧化娃,質(zhì)量百分含量為5 40%的氧化鋅，質(zhì)量百分含量為0 5%的氧化鋁，質(zhì)量百分含量為0 2%的氧化鋯，質(zhì)量百分含量為0 I %的氧化鍶及質(zhì)量百分含量為0 15%的氧化銻。一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿的制備方法，其包括如下步驟(a)粉體的制備鋁粉為表面包覆有氮化鋁的的球形鋁粉，按下述成份和配比制備鋁粉粒徑區(qū)間I :1 4li m,質(zhì)量百分含量1 15wt*% ；粒徑區(qū)間2 :4 6 u m，質(zhì)量百分含量20 60wt% ；粒徑區(qū)間3 :6 8 ii m,質(zhì)量百分含量20 60wt*% ；粒徑區(qū)間4 :8 9 ii m,質(zhì)量百分含量0 30wt*% ；按下述成份和配比制備無(wú)機(jī)玻璃相氧化鉍10 40wt% ；
氧化硼5 15wt*% ；氧化硅20 40wt% ；氧化鋒5 40wt*% ；氧化鋁0 5wt%;氧化鋯0 2wt%;氧化鍶0 lwt%;氧化銻0 15wt% ； 按鋁粉的質(zhì)量百分含量為95 98%，剩余的為無(wú)機(jī)玻璃相的配比分別稱(chēng)取鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，放入V型混料機(jī)進(jìn)行混合，混料時(shí)間為8h ；(b)有機(jī)載體的制備有機(jī)樹(shù)脂8 30wt% ；溶劑70 90wt%;消泡劑0.5 Iwt % ;增塑劑1 5wt%;表面活性劑0. 5 2Wt % ；觸變劑0.5 2wt*% ；按上述成份和配比關(guān)系制備有機(jī)載體，混合后攪拌并保持溫度為100 120°C ；(c)背電極鋁漿的制備按粉體的質(zhì)量百分含量為75 85%，剩余的為有機(jī)載體的比例將粉體與有機(jī)載體進(jìn)行混合并攪拌，然后使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，三輥研磨機(jī)的輥距為80 150 ym，研磨次數(shù)為5 10次。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，通過(guò)選擇特殊的無(wú)機(jī)玻璃相成份，能有效的減少燒結(jié)后鋁背場(chǎng)和硅片間由于熱膨脹系數(shù)不匹配造成的翹曲，并且鋁背場(chǎng)表面光滑，無(wú)明顯鋁珠、鋁包等不良。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明較佳實(shí)施例的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其包括粉體和有機(jī)載體，其中背電極鋁漿中粉體的質(zhì)量百分含量為75 85 %，剩余的為有機(jī)載體。粉體包括鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，其中粉體中鋁粉的質(zhì)量百分含量為95 98%，剩余的為無(wú)機(jī)玻璃相。(I)鋁粉所述鋁粉為表面包覆有氮化鋁的高真圓度的球形鋁粉，氮化鋁起保護(hù)作用。所述鋁粉的粒徑分布為I 9pm。將所述鋁粉的粒徑分布分為四個(gè)區(qū)間段，每一區(qū)間段的鋁粉的質(zhì)量百分含量為粒徑區(qū)間I :1 m,質(zhì)量百分含量1 15wt*% ；粒徑區(qū)間2 :4 6 u m，質(zhì)量百分含量20 60wt% ；粒徑區(qū)間3 :6 8 U m,質(zhì)量百分含量20 60wt*% ；粒徑區(qū)間4 :8 9 u m,質(zhì)量百分含量0 30wt*%。(2)無(wú)機(jī)玻璃相所述無(wú)機(jī)玻璃相是一種無(wú)鉛玻璃相，為鉍-硼-硅-鋅系玻璃相，并可選擇性添加氧化招、氧化錯(cuò)、氧化銀和氧化鋪。所述無(wú)機(jī)玻璃相包括的組分及每一組分的質(zhì)量百分含量如下氧化秘(Bi2O3):10 40wt*% ；氧化硼(B2O3)5 15wt% ；氧化硅(SiO2)20 40wt% ；氧化鋒(ZnO)5 40wt*% ；氧化鋁(Al2O3)0 5wt% ；氧化鋯(ZrO):0 2wt% ；
氧化銀(SrO)0 Iwt% ；氧化銻(Sb2O3):0 15wt%。(3)有機(jī)載體所述有機(jī)載體包括有機(jī)樹(shù)脂、溶劑、消泡劑、增塑劑、表面活性劑及觸變劑，其中各組分的質(zhì)量百分含量如下有機(jī)樹(shù)脂8 30wt% ；溶劑70 90wt*% ；消泡劑0.5 Iwt % ;增塑劑1 5wt%;表面活性劑0. 5 2wt*% ；觸變劑0.5 2wt*%。有機(jī)樹(shù)脂選用乙基纖維素、醋丁纖維素、酚醛樹(shù)脂及酚醛環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或幾種。溶劑選用松油醇、乙二醇苯醚以及二乙二醇丁醚中的一種或幾種。消泡劑選用硅油及改性聚醚類(lèi)中的一種或幾種。消泡劑可降低有機(jī)載體的表面張力，減少絲網(wǎng)印刷時(shí)氣泡的產(chǎn)生。增塑劑選用檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸甲酯及二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。增塑劑可增加有機(jī)載體的粘附力。表面活性劑選用卵磷脂、司盤(pán)及聚醚類(lèi)物質(zhì)中的一種或幾種。表面活性劑可促進(jìn)粉體在有機(jī)載體中分散。觸變劑選用聚酰胺蠟及氫化蓖麻油中的一種或幾種。觸變劑可使?jié){料受力變稀，靜置變稠，提高漿料的印刷性。本發(fā)明較佳實(shí)施例的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿的制備，其包括如下步驟(a)粉體的制備按上述成份和配比關(guān)系分別制備鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相；再將鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相按前述配比分別稱(chēng)取，放入V型混料機(jī)進(jìn)行混合，混料時(shí)間為8h，得到均勻的粉體。(b)有機(jī)載體的制備按上述成份和配比關(guān)系制備有機(jī)載體原料，混合后加熱至溫度為100 120°C，攪拌直至樹(shù)脂溶解，溶液成為均勻液體，得到有機(jī)載體。(C)背電極鋁漿的制備將粉體與有機(jī)載體按所述配比進(jìn)行混合攪拌，然后使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，輥距為80 150 ym，研磨次數(shù)為5 10次，得到均勻分散的膏狀的鋁漿。該背電極鋁漿的細(xì)度< 10 U m，粘度為20000 50000mpa S。使用325目不銹鋼絲網(wǎng)將所述背電極鋁漿印刷于125*125mm單晶硅片(硅片厚度為200 iim)，再使用鏈?zhǔn)剿淼罓t進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850 900°C，燒結(jié)時(shí)間為10秒。燒結(jié)后形成的硅鋁層(鋁背場(chǎng))呈灰白色，表面光滑且無(wú)鋁珠、鋁包。測(cè)試樣品的翹曲度，翹曲度范圍為0. 8 I. 1mm，符合業(yè)界翹曲度< I. 3mm的要求。下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。實(shí)施例I
(I)粉體的制備按下述組分與重量比例配制鋁粉I 4 U m 招粉15wt % ； 4 6 U m 招粉40wt % ；6 8 U m 招粉45wt % ；按下述組分與重量比例配制無(wú)機(jī)玻璃相Bi2O3 18wt% ；B2O3 10wt% ；SiO2 30wt% ；ZnO 30wt% ；Al2O3 lwt% ；ZrO 0. 5wt% ；SrO 0. 5wt% ；Sb2O3 :1 Owt 。將鋁粉按重量為95wt %，無(wú)機(jī)玻璃相按重量為5wt %的比例，放入V型混料機(jī)，混料8小時(shí)后取出，得到均勻的粉體。(2)有機(jī)載體的制備乙基纖維素14wt%;松油醇77wt%;硅油lwt%；二乙二醇丁醚醋酸酯5wt% ;司盤(pán)lwt%;聚酰胺蠟2wt%。將上述成份和重量比的有機(jī)載體原料混合后加熱至100 120°C，電動(dòng)攪拌直至樹(shù)脂溶解形成均勻的溶液，得到有機(jī)載體。(3)鋁漿的制備稱(chēng)取80wt%重量比的粉體及20wt%重量比的有機(jī)載體進(jìn)行混合并攪拌均勻，然后在三輥研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，輥距調(diào)整為IOOil m，研磨10次后得到均勻分散的鋁漿。(4)鋁漿的性能測(cè)試所述鋁漿的細(xì)度<10 u m，粘度(25°C )為 20000 40000mpa S。使用325目不銹鋼絲網(wǎng)將所述鋁漿印刷于125*125mm單晶硅片(硅片厚度為200 u m)，再使用鏈?zhǔn)剿淼罓t進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850 900°C，燒結(jié)時(shí)間為10秒。燒結(jié)后形成的硅鋁層(鋁背場(chǎng))的厚度為25±5i!m。鋁背場(chǎng)呈灰白色，表面光滑且無(wú)鋁珠、鋁包。電性能測(cè)試結(jié)果串聯(lián)電阻<8mQ ;開(kāi)路電壓> 0. 618V ;轉(zhuǎn)換效率> 16. 7%。測(cè)試結(jié)果表明，樣品的電性能良好。翹曲度測(cè)試分別對(duì)10個(gè)樣品進(jìn)行翹曲度測(cè)試，翹曲度的平均值為I. 062mm。實(shí)施例2
(I)粉體的制備按下述組分與重量比例配制鋁粉I 4 U m 招粉IOwt % ；4 6 u m 招粉30wt*% ;6 8 u m 招粉50wt*% ;8 9 u m 招粉10wt*%。按下述組分與重量比例配制無(wú)機(jī)玻璃相Bi2O3 10wt% ；B2O3 15wt% ；SiO2 40wt% ；ZnO 23wt% ；Al2O3 lwt% ；ZrO 0. 5wt% ；SrO 0. 5wt% ；Sb2O3=IOwt1^將招粉按重量比為96wt%,無(wú)機(jī)玻璃相按重量比為4wt%的比例,放入V型混料機(jī)，混料8小時(shí)后取出，得到均勻的粉體。(2)有機(jī)載體的制備乙基纖維素IOwt二乙二醇丁醚81. 5wt% ;硅油lwt%；檸檬酸三丁酯5Wt% ;卵磷脂0.5wt%;氫化蓖麻油2wt%。將上述成份和重量比的有機(jī)載體原料混合后加熱至100 120°C，電動(dòng)攪拌直至樹(shù)脂溶解形成均勻的溶液，得到有機(jī)載體。(3)鋁漿的制備稱(chēng)取77wt%重量比的粉體及23wt%重量比的有機(jī)載體進(jìn)行混合并攪拌均勻，然后在三輥研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，輥距調(diào)整為IOOy m，研磨10次后得到均勻分散的鋁漿。(4)鋁漿的性能測(cè)試所述鋁漿的細(xì)度<lOiim，粘度(25°C )為 30000 50000mpa S。
使用325目不銹鋼絲網(wǎng)將所述鋁漿印刷于125*125mm單晶硅片(硅片厚度為200 u m)，再使用鏈?zhǔn)剿淼罓t進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850 900°C，燒結(jié)時(shí)間為10秒。燒結(jié)后形成的硅鋁層(鋁背場(chǎng))的厚度為25±5i!m。鋁背場(chǎng)呈灰白色，表面光滑且無(wú)鋁珠、鋁包。電性能測(cè)試結(jié)果串聯(lián)電阻< IOmQ ;開(kāi)路電壓> 0. 613V ;轉(zhuǎn)換效率> 16. 4%。測(cè)試結(jié)果表明，樣品的電性能良好。翹曲度測(cè)試分別對(duì)10個(gè)樣品進(jìn)行翹曲度測(cè)試，翹曲度的平均值為0. 984mm。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，通過(guò)選擇特殊的無(wú)機(jī)玻璃相成份， 能有效的減少燒結(jié)后由于鋁背場(chǎng)和硅片間熱膨脹系數(shù)不匹配造成的翹曲，并且鋁背場(chǎng)表面光滑，無(wú)明顯鋁珠、鋁包等不良。
權(quán)利要求
1.一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其包括粉體和有機(jī)載體，其中粉體的質(zhì)量百分含量為75 85%，剩余的為有機(jī)載體，其特征在于該粉體包括鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，其中粉體中鋁粉的質(zhì)量百分含量為95 98%，剩余的為無(wú)機(jī)玻璃相；該鋁粉為表面包覆有氮化鋁的球形鋁粉，且鋁粉的粒徑分布為I 9 μ m ;該無(wú)機(jī)玻璃相包括質(zhì)量百分含量為10 40%的氧化秘，質(zhì)量百分含量為5 15%的氧化硼,質(zhì)量百分含量為20 40%的氧化娃,質(zhì)量百分含量為5 40%的氧化鋅，質(zhì)量百分含量為O 5%的氧化鋁，質(zhì)量百分含量為O 2%的氧化鋯，質(zhì)量百分含量為O I %的氧化鍶及質(zhì)量百分含量為O 15%的氧化銻。
2.如權(quán)利要求I所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該鋁粉的粒徑分布分為四個(gè)區(qū)間段，每一區(qū)間段的鋁粉的質(zhì)量百分含量為1 4μπι的鋁粉的質(zhì)量百分含量為I 15wt% ;4 6μπι的鋁粉的質(zhì)量百分含量為20 60wt% ;6 8μπι的鋁粉的質(zhì)量百分含量為20 60wt% ；8 9μπι的鋁粉的質(zhì)量百分含量為O 30wt%。
3.如權(quán)利要求I所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該有機(jī)載體包括有機(jī)樹(shù)脂、溶劑、消泡劑、增塑劑、表面活性劑及觸變劑，其中各組分的質(zhì)量百分含量為有機(jī)樹(shù)脂8 30wt% ;溶劑70 90wt% ;消泡劑0· 5 lwt% ;增塑劑1 5wt% ;表面活性劑0. 5 2wt% ;觸變劑0. 5 2wt%。
4.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該有機(jī)樹(shù)脂為乙基纖維素、醋丁纖維素、酚醛樹(shù)脂及酚醛環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該溶劑為松油醇、乙二醇苯醚以及二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該消泡劑選用硅油及改性聚醚類(lèi)中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該增塑劑為檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸甲酯及二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該表面活性劑為卵磷脂、司盤(pán)及聚醚類(lèi)物質(zhì)中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其特征在于該觸變劑為聚酰胺蠟及氫化蓖麻油中的一種或幾種。
10.一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿的制備方法，其包括如下步驟 (a)粉體的制備 鋁粉為表面包覆有氮化鋁的的球形鋁粉，按下述成份和配比制備鋁粉 粒徑區(qū)間I :1 4μ m,質(zhì)量百分含量1 15wt% ； 粒徑區(qū)間2 4 6μπι，質(zhì)量百分含量20 60wt% ； 粒徑區(qū)間3 6 8μπι，質(zhì)量百分含量20 60wt% ； 粒徑區(qū)間4 :8 9 μ m,質(zhì)量百分含量0 30wt% ； 按下述成份和配比制備無(wú)機(jī)玻璃相 氧化秘10 40wt% ； 氧化硼5 15wt% ； 氧化娃20 40wt% ； 氧化鋅5 40wt% ；氧化招0 5wt% ； 氧化錯(cuò)0 2wt% ； 氧化銀0 Iwt % ； 氧化鋪0 15wt% ； 按鋁粉的質(zhì)量百分含量為95 98%，剩余的為無(wú)機(jī)玻璃相的配比分別稱(chēng)取鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，放入V型混料機(jī)進(jìn)行混合，混料時(shí)間為8h ； (b)有機(jī)載體的制備 有機(jī)樹(shù)脂8 30wt% ； 溶劑70 90wt% ； 消泡劑:0· 5 lwt% ; 增塑劑1 5wt% ； 表面活性劑0. 5 2wt% ; 觸變劑:0· 5 2wt% ; 按上述成份和配比關(guān)系制備有機(jī)載體，混合后攪拌并保持溫度為100 120°C ； (c)背電極鋁漿的制備 按粉體的質(zhì)量百分含量為75 85%，剩余的為有機(jī)載體的比例將粉體與有機(jī)載體進(jìn)行混合并攪拌，然后使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，三輥研磨機(jī)的輥距為80 150 μ m，研磨次數(shù)為5 10次。
11.如權(quán)利要求10所述的硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿的制備方法，其特征在于該有機(jī)樹(shù)脂為乙基纖維素、醋丁纖維素、酚醛樹(shù)脂及酚醛環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或幾種；該溶劑為松油醇、乙二醇苯醚以及二乙二醇丁醚中的一種或幾種；該消泡劑選用硅油及改性聚醚類(lèi)中的一種或幾種；該增塑劑為檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸甲酯及二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種；該表面活性劑為卵磷脂、司盤(pán)及聚醚類(lèi)物質(zhì)中的一種或幾種；該觸變劑為聚酰胺蠟及氫化蓖麻油中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，一種硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿，其包括粉體和有機(jī)載體，其中粉體的質(zhì)量百分含量為75～85％，剩余的為有機(jī)載體，該粉體包括鋁粉和無(wú)機(jī)玻璃相，該無(wú)機(jī)玻璃相包括氧化鉍10～40wt％，氧化硼5～15wt％，氧化硅20～40wt％，氧化鋅5～40wt％，氧化鋁0～5wt％，氧化鋯0～2wt％，氧化鍶0～1wt％，氧化銻0～15wt％。該背電極鋁漿能有效的減少燒結(jié)后鋁背場(chǎng)和硅片間由于熱膨脹系數(shù)不匹配造成的翹曲，并且鋁背場(chǎng)表面光滑，無(wú)明顯鋁珠、鋁包等不良。本發(fā)明還提供一種上述硅太陽(yáng)能電池用背電極鋁漿的制備方法。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102779567SQ20111012238
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者唐傳梅, 張莎, 張顧耀, 楊艷, 許迪 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司