專利名稱：一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法。屬于太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能是一種取之不盡，用之不竭的清潔型能源，隨著煤炭，石油等不可再生能源的日益枯竭，開發(fā)、利用太陽能成為近些年的熱點(diǎn)。太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)變電能的一種半導(dǎo)體器件，它將成為利用太陽能的重要手段之一。目前晶體硅太陽能電池是市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品，晶體硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)由ρ 型硅基板，η型層，減反射膜(Ti02，SiO2或Si3N4)，正面銀電極，鋁背場電極和背面銀電極組成。其中鋁背場是通過絲網(wǎng)印刷鋁漿在晶硅電池的背面形成的。在燒結(jié)過程中，鋁漿中的鋁粉顆粒和硅基板形成鋁硅合金，并在硅的表面形成摻鋁的P+外延層，也就是BSF。鋁背場的主要作用是降低背電場的表面復(fù)合速率，增加少子壽命，從而提高開路電壓。目前市場上所用的有些鋁漿中所含玻璃粉的線膨脹系數(shù)較高在電池?zé)Y(jié)過程中， 由于玻璃粉、鋁粉與硅基板線膨脹系數(shù)的差別，導(dǎo)致背場產(chǎn)生鋁包，翹曲，開裂，灰分等問題，嚴(yán)重影響電池的生產(chǎn)質(zhì)量，降低電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在專利CN 100446277C所介紹的鋁漿中了添加Ga，In, Tl等功能元素，有提高電池效率的作用，但是Ga，h價(jià)格昂貴，Tl為有毒物質(zhì)，都對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強(qiáng)、漿料的生產(chǎn)成本低、可有效提高提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，由下述組分按重量百分比 (wt% )組成鋁粉40 80%，鋁硅合金粉3 45%
無鉛玻璃粉0. 5 10 %，有機(jī)溶劑10 洸％，增稠劑2 12%，有機(jī)助劑0.3 6%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述鋁粉的粒徑小于12 μ m，形狀為球形或類球形。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的鋁硅合金粉的化學(xué)式為 AlnSix(X = 0. 01 0. 2)，粉末粒徑控制在D50為5 8μπι，氧含量小于IOOppm0本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述無鉛玻璃粉粒徑為4
45μπι,由下述組份按重量百分比組成Bi20320 — 60%, 20%，ZnOlO 50%，Sn&2 15%，Al2O3I 10%，Sb2032 15%，以及K2O, CaO, BaO, MnO2中的至少一種，總含量為1 15% ；各組分重量百分之和為100%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的有機(jī)溶劑為松油醇和檸檬酸三丁酯，總含量為10 沈％。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的增稠劑為乙基纖維素或硝基纖維素，含量為2 12%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的有機(jī)助劑為流平劑、消泡劑、表面活性劑和防沉劑，有機(jī)助劑的總含量為0. 3 6%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，鋁硅合金粉采用噴霧法制成， 噴霧氣體介質(zhì)為氬氣。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，包括下述步驟第一步有機(jī)載體的配制根據(jù)所配漿料重量，按重量比分別取有機(jī)溶劑15 30%、增稠劑4 12%、有機(jī)助劑0. 3 6%混合后加熱至60 80°C，攪拌至各組分全部互溶，制得有機(jī)載體；第二步無鉛玻璃粉的制備按設(shè)計(jì)的無鉛玻璃粉各組分配比，取Bi203、SiO2, ZnO, SnO2, A1203、Sb203> K2O, CaO, BaO, MnO2混合后，加熱至1200 1650°C，保溫20 40分鐘，水淬，得到玻璃顆粒，將玻璃顆粒球磨至粒徑為4 5 μ m的玻璃粉末；第三步漿料的配制將鋁粉按所配漿料重量的40 80%、鋁硅合金粉3 45%、無鉛玻璃粉0. 5 10%與配好的有機(jī)載體混合攪拌均勻后，研磨至細(xì)度< 15 μ m，得到制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所述無鉛玻璃粉的制備中，所述混合是在V型混料器中混料后，倒入剛玉坩堝中在高溫爐中加熱水淬。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所述漿料的配制中， 所述混合攪拌是在行星攪拌機(jī)上進(jìn)行，所述行星攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速90rpm/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 5000rpm/min，攪拌時(shí)間 90 120min。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所制備的晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿測試粘度為60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14#轉(zhuǎn)子)。本發(fā)明由于采用上述組分配比，在鋁背場漿料中由于添加了鋁硅合金粉末，在電池的制備過程中通過絲網(wǎng)印刷均勻地分布在電池背面，通過快速烘干，隧道燒結(jié)在晶硅電池背面形成均勻的鋁硅合金層和鋁背場(BSF)，使得鋁背場與硅片有更好的附著力，能夠使鋁漿和硅基板達(dá)到良好的線膨脹系數(shù)匹配，同時(shí)也使燒結(jié)工藝窗口更寬，并能在快速燒結(jié)過程中更好的形成鋁背場，通過鋁背場的作用減少了太陽能電池中少子的復(fù)合，提高了開路電壓和短路電流，從面獲得高效的轉(zhuǎn)換效率，有效提高電池光電轉(zhuǎn)換效率，在生產(chǎn)的過程中減少了低效片的產(chǎn)生。本發(fā)明使用鋁硅合金粉末能夠降低漿料的生產(chǎn)成本，提高光電轉(zhuǎn)換效率和附著力。本發(fā)明所采用的玻璃粉不含鉛、鎘對(duì)環(huán)境有害的元素。同時(shí)由于玻璃粉成分設(shè)計(jì)的合理性，能很好的協(xié)調(diào)鋁背面與硅基片線膨脹系數(shù)的不匹配性，使制成的電池片翹曲度小，減少了電池片在后續(xù)的加工和組件生產(chǎn)中的碎片率。綜上所述，本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強(qiáng)、漿料的生產(chǎn)成本低、可有效提高提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率，燒結(jié)制備的鋁背場剝離強(qiáng)度高、鋁背場形成良好、電池片彎曲度小、電池光電轉(zhuǎn)換效率高。適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實(shí)施工藝如下(1)有機(jī)載體的制備按漿料的質(zhì)量百分比松油醇6%、檸檬酸三丁酯4%、乙基纖維素2 %、流平劑1 %、表面活性劑0.5%、防沉劑1 %、消泡劑0. 5 %稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌直至有機(jī)物全部互溶，制得有機(jī)載體；(2)無機(jī)玻璃料的制備按質(zhì)量百分比Bi20320%、Si0215%、&i0 20%, Sn0215%, Al2O3IO% > Sb20315%,Mn022%,K2O 3%配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機(jī)中混料4 小時(shí)混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1500°C保溫20 分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至4 5μπι后，得到無機(jī)玻璃粉末。(3)漿料的制備按質(zhì)量百分比鋁粉70%、鋁硅合金粉10%、玻璃粉末5%、有機(jī)載體15%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機(jī)上進(jìn)行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機(jī)上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細(xì)度 < 15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉(zhuǎn)子)。(4)電池片的制備通過絲網(wǎng)印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)后的硅片上(硅片為125X 125mm，對(duì)角 165mm)，在隧道燒結(jié)爐中進(jìn)行快速烘干、燒結(jié)制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標(biāo)卡尺測量其彎曲度為0. 36 0. 65mm，鋁膜表面光滑、 不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用太陽能電池封裝膠膜(EVA)粘接鋁膜無脫落現(xiàn)象。用太陽能自動(dòng)分選儀測試電池片的電性能，結(jié)果見表1.實(shí)施例2一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實(shí)施工藝如下(1)有機(jī)載體的制備按質(zhì)量百分比松油醇9%、檸檬酸三丁酯1%、乙基纖維素 5<%、流平劑1%、表面活性劑0. 3%、防沉劑0. 5%、消泡劑0. 2%稱量各組份稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌直至有機(jī)物全部互溶，制得有機(jī)載體.(2)無機(jī)玻璃料的制備按質(zhì)量百分比Bi20350%> SiO2IO%、ZnO 30%, Sn022%,Al2033%>Sb2032% K2O 1 %,CaO 2%、Μη021 %配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機(jī)中混料4小時(shí)混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1400°C保溫20分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至4 5 μ m后，得到無機(jī)玻璃粉末。(3)漿料的制備按質(zhì)量百分比鋁粉50%、鋁硅合金粉30%、玻璃粉末3%、有機(jī)載體17%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機(jī)上進(jìn)行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機(jī)上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細(xì)度
<15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉(zhuǎn)子)。(4)電池片的制備通過絲網(wǎng)印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD后的硅片上以后(硅片為125X 125mm，對(duì)角165mm)，在隧道燒結(jié)爐中進(jìn)行快速烘干、燒結(jié)制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標(biāo)卡尺測量其彎曲度為0. 4 0. 6mm，鋁膜表面光滑、不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用EVA粘接鋁膜無脫落現(xiàn)象。用太陽能自動(dòng)分選儀測試電池片的電性能，結(jié)果見表1.實(shí)施例3一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實(shí)施工藝如下(1)有機(jī)載體的制備按質(zhì)量百分比松油醇3%、檸檬酸三丁酯7%、乙基纖維素 3 %、流平劑0. 5 %、表面活性劑0. 4%、防沉劑1 %、消泡劑0. 1 %稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌直至有機(jī)物全部互溶，制得有機(jī)載體.(2)無機(jī)玻璃料的制備按質(zhì)量百分比Bi20340%> Si025%, ZnO 40%, Sn027%, Al2O3I%,Sb2033%>Ba0 1 %、Mn023%配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機(jī)中混料4小時(shí)混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1450°C保溫20分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至5 μ m以下后，得到無機(jī)玻璃粉末。(3)漿料的制備按質(zhì)量百分比鋁粉60%、鋁硅合金粉18%、玻璃粉末7%、有機(jī)載體15%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機(jī)上進(jìn)行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機(jī)上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細(xì)度
<15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉(zhuǎn)子)。(4)電池片的制備通過絲網(wǎng)印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)后的硅片上(硅片為125X 125mm，對(duì)角 165mm)，在隧道燒結(jié)爐中進(jìn)行快速烘干、燒結(jié)制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標(biāo)卡尺測量其彎曲度為0. 36 0. 65mm，鋁膜表面光滑、 不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用EVA(太陽能電池封裝膠膜)粘接鋁膜無脫落現(xiàn)象。用太陽能自動(dòng)分選儀測試電池片的電性能，結(jié)果見表1。表1電池片電性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，由下述組分按重量百分比組成 鋁粉40 80%，鋁硅合金粉3 45%， 無鉛玻璃粉0.5 10%， 有機(jī)溶劑10 沈％， 增稠劑2 12%， 有機(jī)助劑0. 3 6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述鋁粉的粒徑小于12 μ m，形狀為球形或類球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述的鋁硅合金粉的化學(xué)式為AlpxSix(X = 0. 01 0. 2)，粉末粒徑控制在D50為5 8μ m，氧含量小于lOOppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述無鉛玻璃粉粒徑為4 5 μ m，由下述組分按重量百分比組成Bi20320 60%， Si025 20%， ZnOlO 50%， Sn022 15%， Al2O3I 10%， Sb2032 15%，以及K20、CaO, BaO, MnO2中的至少一種，總含量為1 15%，各組分重量百分之和為 100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為松油醇和檸檬酸三丁酯，總含量為10 ；所述的增稠劑為乙基纖維素或硝基纖維素，含量為2 12% ；所述的有機(jī)助劑為流平劑、消泡劑、表面活性劑和防沉劑，有機(jī)助劑的總含量為0. 3 6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于招硅合金粉采用噴霧法制成，噴霧氣體介質(zhì)為氬氣。
7.制備如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的方法， 包括下述步驟第一步有機(jī)載體的配制根據(jù)所配漿料重量，按重量比分別取有機(jī)溶劑15 30%、增稠劑4 12%、有機(jī)助劑 0. 3 6%混合后加熱至60 80°C，攪拌至各組分全部互溶，制得有機(jī)載體； 第二步無鉛玻璃粉的制備按設(shè)計(jì)的無鉛玻璃粉各組分配比，取Bi203、Si02、Zn0、SnO2, Al2O3> Sb2O3> K2O, Ca0、Ba0、 MnO2混合后，加熱至1200 1650°C，保溫20 40分鐘，水淬，得到玻璃顆粒，將玻璃顆粒球磨至粒徑為4 5 μ m的玻璃粉末； 第三步漿料的配制將鋁粉按所配漿料重量的40 80%、鋁硅合金粉3 45%、無鉛玻璃粉0. 5 10%與配好的有機(jī)載體混合攪拌均勻后，研磨至細(xì)度< 15 μ m，得到制備晶硅太陽能電池鋁背場的招楽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所述無鉛玻璃粉的制備中，所述混合是在V型混料器中混料后，倒入剛玉坩堝中在高溫爐中加熱水淬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所述漿料的配制中，所述混合攪拌是在行星攪拌機(jī)上進(jìn)行，所述行星攪拌機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 90rpm/min,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 5000rpm/min，攪拌時(shí)間 90 120min。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所制備的晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿測試粘度為60 70Pa. s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法。該漿料的組份及含量(wt％)為鋁粉40～80％、鋁硅合金粉3～45％、無鉛玻璃粉0.5～10％、有機(jī)溶劑10～26％、增稠劑2～12％、有機(jī)助劑0.3～6％。該鋁漿的制造方法包括鋁硅合金粉的制備、無鉛玻璃粉配制、有機(jī)載體的制備、各組份的配比以及漿料的合成工藝。本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強(qiáng)、漿料的生產(chǎn)成本低、可有效提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率，燒結(jié)制備的鋁背場剝離強(qiáng)度高、鋁背場形成良好、電池片彎曲度小、電池光電轉(zhuǎn)換效率高。適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01B1/22GK102347094SQ201110201999
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者劉繼宇, 張海旺, 甘衛(wèi)平, 甘景豪 申請(qǐng)人:湖南威能新材料科技有限公司