專利名稱：一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池用原料，更具體涉及一種晶體硅太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁導(dǎo)電漿料屬于電子信息材料之一，同時也是制作晶體硅太陽能電池的主要輔助材料，在該電池材料成本中占有相當(dāng)?shù)谋戎亍９杼柲茈姵厥且环N取之不竭的綠色環(huán)?？稍偕茉?，當(dāng)前國際研究非?；钴S。鋁漿的成分組成、制作、印刷以及燒結(jié)工藝都對太陽能電池的性能有著很大的影響。隨著行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率也越來越高。如何在保證燒結(jié)后的基本性能滿足行業(yè)要求的條件下，盡可能多的在鋁漿方面提高晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，成為該類漿料研究的核心問題。通常的硅基太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料的主體組分為球形金屬鋁粉，而球形鋁粉外圍通常包裹有一定厚度的氧化鋁薄層；而現(xiàn)有技術(shù)中，太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的燒結(jié)工藝通常為:采用20(Γ325目的絲網(wǎng)，將漿料印刷在單晶或多晶硅太陽能電池的背光面上，烘干溫度為150°C，烘干3飛分鐘，再入隧道爐燒結(jié)，預(yù)熱溫度為20(T40(TC，時間為30飛0秒，峰值溫度為88(T950°C，時間為f 6秒；在這樣的燒結(jié)溫度與時間下，由于玻璃粉的熔蝕作用，球形鋁粉外面包裹的氧化鋁層部分破裂，鋁單質(zhì)流出，鋁粉顆粒之間相互接觸而提供電子傳輸?shù)耐ǖ溃瑫r，鋁單質(zhì)擴(kuò)散入硅片之間形成硅鋁合金層；因為高于硅鋁共晶點的時間一般很短(51秒鐘)，鋁粉顆粒之間無法完全熔融形成均勻密實的金屬鋁層，鋁粉與硅層之間形成的硅鋁層也可能存在縫隙或空洞，這樣就增大了鋁背場的接觸電阻，從而造成了電池光電轉(zhuǎn)化效率的降低。通常，也不能以大幅度提高燒結(jié)的溫度或時間來改善硅鋁層的狀況，因為這樣可能導(dǎo)致鋁珠或鋁皰的形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料燒結(jié)溫度較高時間較長，形成的鋁膜方塊電阻較高，制得的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率不夠高的技術(shù)問題，提供一種新型的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料。本發(fā)明提供一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，包括鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)載體，還包括金屬粉添加劑，其中，金屬粉添加劑為鉛粉和/或鉍粉。本發(fā)明還提供一種制備本發(fā)明所提供太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的方法，包括配制有機(jī)載體，制備無機(jī)粘結(jié)劑，再將有機(jī)載體、無機(jī)粘結(jié)劑、鋁粉、金屬粉添加劑混合、研磨。本發(fā)明的發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，在太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料中添加鉛和/或鉍金屬粉末后，制備太陽能電池時，鋁導(dǎo)電漿料的燒結(jié)溫度明顯降低，由此鋁導(dǎo)電漿料制得的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率也明顯提高。推測其原因為:鉛和/或鉍金屬粉末的熔點都低于金屬鋁的熔點，在燒結(jié)溫度還未達(dá)到硅鋁合金的共晶溫度時，低熔點金屬粉末首先熔化，并且，因為該類金屬具有很好的流動性，這樣它就可以填充在鋁粉顆粒之間以及鋁粉和硅片之間的“空洞”，形成較厚以及均勻致密的硅鋁合金層，并且得到的硅鋁層光滑、附著力良好，同時也可降低鋁膜的方塊電阻，達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。而且，鉛和/或鉍金屬粉末可與鋁或硅形成合金，能在鋁粉之間或鋁粉和硅片之間起到一定的粘接作用，因此能替代一部分玻璃粉，降低玻璃粉的用量，從而更進(jìn)一步降低鋁背場的串聯(lián)電阻，使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。另外，在太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料中添加鉛和/或鉍金屬粉末，還可在較低的溫度下，促使硅鋁之間形成硅鋁合金層，從而降低鋁漿燒成的溫度，使導(dǎo)電鋁漿料的燒結(jié)峰值溫度處在78(T850°C之間，比以往鋁漿料的燒結(jié)溫度要低許多，大大節(jié)約了能耗。本發(fā)明提供一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，一方面可進(jìn)一步降低燒結(jié)溫度，節(jié)約能耗，另一方面可以改善鋁粉與鋁粉顆粒以及鋁粉和硅片之間的歐姆接觸，形成均勻致密的硅鋁合金層，降低鋁膜的方塊電阻，以達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，包括鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)載體，還包括金屬粉添加劑，其中，金屬粉添加劑為鉛粉和/或鉍粉。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，優(yōu)選的，金屬粉添加劑的中值粒徑Dki為0.5飛.0Mffl，金屬粉添加劑的比表面積O >0.6m2/g;進(jìn)一步優(yōu)選的，金屬粉添加劑的中值粒徑D5tl為1.(Γ3.0Mm，金屬粉添加劑的比表面積σ為0.9^4.5m2/g ;能夠更好的填充在鋁粉顆粒之間以形成密實的硅鋁層，同時也不會增加金屬添加劑的加工成本。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料中，金屬粉添加劑優(yōu)選為鉛粉，可進(jìn)一步降低成本。

本發(fā)明所提供的 太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，以所述太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的總重量為基準(zhǔn)，優(yōu)選的，金屬粉添加劑的含量為0.5^5.0wt% ;進(jìn)一步優(yōu)選的金屬粉添加劑的含量為1.(Γ3.0wt% ;在充分起到填充作用的同時，也能更好的提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，以所述太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的總重量為基準(zhǔn)，優(yōu)選的，鋁粉的含量為7(T80wt%，無機(jī)粘接劑的含量為0.2^3.0wt%，有機(jī)載體的含量為15 30wt%。得到的鋁漿施工效果更好，絲網(wǎng)印刷在電池片上的燒結(jié)后對硅片的附著力高，且制得的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率也更高。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，以所述有機(jī)載體的總重量為基準(zhǔn)，優(yōu)選的，有機(jī)載體的組分包括3 15wt%的乙基纖維素，7(T95wt%的混合溶劑，0.5^15wt%的助劑；助劑由氫化蓖麻油、聚酰胺蠟粉、十六醇、十八醇中的一種或幾種組成，所述混合溶劑由松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、松節(jié)油、乙二醇丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三丁酯中的兩種或兩種以上組成。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，無機(jī)粘結(jié)劑為玻璃粉，優(yōu)選的，玻璃粉為鉛硼酸鹽玻璃粉或鉍硼酸鹽玻璃粉；優(yōu)選的，無機(jī)粘結(jié)劑的中值粒徑D5tl為0.5^3.0Mm。對鋁粉燒結(jié)的填充效果更好，從而使鋁漿對硅片有更好的附著力。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，優(yōu)選的，鋁粉為球形鋁粉，鋁粉的中值粒徑D5tl為1.(Γ8.0Mffl ;進(jìn)一步優(yōu)選的，鋁粉外包有氧化鋁薄層，所述氧化鋁薄層的厚度為5 20nmo本發(fā)明還提供一種制備本發(fā)明所提供太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的方法，包括配制有機(jī)載體，制備無機(jī)粘結(jié)劑，再將有機(jī)載體、無機(jī)粘結(jié)劑、鋁粉、金屬粉添加劑混合、研磨。本發(fā)明所提供的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將所述的乙基纖維素與助劑溶解在松油醇或其他上述有機(jī)溶劑組成的混合溶劑中，在4(T70°C下使乙基纖維素或助劑充分溶解并攪拌均勻，得到透明的有機(jī)載體。(2)將先稱好的有機(jī)載體置于高速分散機(jī)的不銹鋼罐中，一邊攪拌，一邊加入玻璃粉和金屬添加劑，攪勻；分多次加入鋁粉，每次加入先攪勻，再加下一次；全部加完后，高速攪勻；再用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨1(Γ15次，研磨至細(xì)度< 20微米，粘度控制在40000-70000m.Pas (日本理音VT-04F旋轉(zhuǎn)黏度計，2#轉(zhuǎn)子)，即可得鋁導(dǎo)電漿料成品。下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例1
步驟一:有機(jī)載體的配置
以所需制備的有機(jī)載體的總重量為基準(zhǔn)，取20重量份的松油醇，54重量份的丁基卡必醇，15重量份鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，混合均勻，組成混合溶劑，將8重量份的乙基纖維素，2重量份的聚酰胺 蠟粉，I重量份的十六醇溶于上述的混合溶劑中，加熱到65°C，使其充分溶解，并攪拌均勻，得到均一澄清的有機(jī)載體Al。步驟二:無機(jī)粘結(jié)劑的制備
取58重量份的氧化鉍，22重量份的三氧化二硼，12重量份的二氧化硅，5重量份的氧化鈣，3重量份的氧化鋁，加入到高速V型混合機(jī)中混合20min，至均勻，得到由氧化物混合體粉末裝入瓷坩堝中，放入硅碳棒爐，升溫預(yù)熱到500°C保溫0.5小時，再升至1250°C，熔煉I小時，水淬，烘干至含水< 8%，采用破碎機(jī)器將其破碎至150微米，再裝入球磨罐，控制氧化鋯球的質(zhì)量:料:去離子水=2:1:0.5，罐速100轉(zhuǎn)/分，球磨48小時，過濾，烘干得到粒度D50為2.5微米左右的玻璃粉。步驟三:導(dǎo)電鋁漿的制備
以所需制備的鋁導(dǎo)電漿料的總重量為基準(zhǔn)，取24重量份的有機(jī)載體Al置于高速分散機(jī)的不銹鋼罐中，在攪拌的情況下加入1.0重量份的無機(jī)粘結(jié)劑粉末以及2.0重量份的中值粒徑D5tl為2.5微米左右的金屬添加劑鉛粉，然后以500rad/min的轉(zhuǎn)速攪拌lOmin。加入73重量份中值粒徑D5tl為4.5微米球形鋁粉，分兩次加入，攪拌60min。再用0150的三輥研磨機(jī)研磨10次，得到太陽能電池背場鋁導(dǎo)電漿料SI。實施例2
除將實施例1中步驟三的金屬添加劑鉛粉改為鉛粉和鉍粉的混合粉外，其余與實施例1相同。該實施例得到太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料S2。實施例3
除將實施例1中步驟三的金屬添加劑鉛粉的量改為0.5重量份，無機(jī)粘結(jié)劑粉末的量改為2.5重量份外，其余與實施例1相同。該實施例得到太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料S3。實施例4
除將實施例1中步驟三的金屬添加劑鉛粉的量改為5.0重量份，無機(jī)粘結(jié)劑粉末的量改為0.2重量份，鋁粉的含量改為70.8重量份外，其余與實施例1相同。該實施例得到太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料S4。實施例5
除將實施例1中步驟三中D5tl為2.5微米的鉛粉替代為D5tl為5.0微米的鉛粉外，其余與實施例1相同。該實施例得到太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料S5。實施例6
除將實施例1中步驟三的金屬添加劑鉛粉改為鉍粉外，其余與實施例1相同。該實施例得到太陽能電池鋁導(dǎo)電漿料S6。對比例I
去除實施例1步驟三中2.0重量份的金屬添加劑，將無機(jī)粘結(jié)劑粉末1.0重量份的改為3.0重量份，其余和實施例1相同。該對比例得到太陽能電池背場鋁導(dǎo)電漿料D1。按下面工藝將S1-S6及Dl制作的漿料制作成太陽能電池片，分別記作S11-S66及D11。將上述所得的漿料采用280目網(wǎng)板絲網(wǎng)印刷在單晶硅上，單晶硅片規(guī)格:125X 125mm，腐蝕前厚度為200Mm，印刷前厚度為180Mm。印刷重量為每片用漿1.0克左右，烘干溫度為150°C，烘干時間為3分鐘，再入隧道爐燒結(jié)，峰值溫度為840°C，時間為I秒，燒成厚度為255Mm的太陽能電池片。將Dl制作的漿料按上述基本相同的工藝(不同之處在于，峰值溫度為900°C)，制得太陽能電池片，記作D22。分別取200片S11-S66及D11-D22電池片，進(jìn)行性能測試。性能測試
1、鋁膜方塊電阻
采用GB/T17473.3-1998規(guī)定的方法進(jìn)行，用分辨率為0.001 Ω的數(shù)顯萬用表測定，單位為πιΩ / □，計算S1-S6及D1-D2所對應(yīng)的200片電池片的平均方塊電阻值，記入表I中。2、附著力
在25°C的環(huán)境下，用自來水浸泡7天，觀察金屬膜或線條是否脫落，測得的結(jié)果記入表I中。3、鋁膜外觀
用肉眼觀察鋁膜表面是否有有鋁珠、鋁皰、網(wǎng)印痕跡等，測得的結(jié)果記入表I中。4、光電轉(zhuǎn)化效率
電池片的轉(zhuǎn)化效率用太陽能電池片專用測試儀器，如單次閃光模擬器進(jìn)行測試。測試條件為標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC):光強(qiáng):1000W/m2 ;光譜:AM1.5 ;溫度:25°C。測試方法按照IEC904-1進(jìn)行，S11-S66及D11-D22所對應(yīng)的200片電池片的平均光電轉(zhuǎn)化效率，記入表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，包括鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)載體，其特征在于，還包括金屬粉添加劑，所述金屬粉添加劑為鉛粉和/或鉍粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉添加劑的中值粒徑D5tl為0.5^5.0Mm，所述金屬粉添加劑的比表面積σ > 0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉添加劑為鉛粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉添加劑的中值粒徑D5tl為1.0 3.0Mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉添加劑的比表面積σ為0.9 4.5m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，以所述太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的總重量為基準(zhǔn)，所述金屬粉添加劑的含量為0.5^5.0wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽 能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，以所述太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的總重量為基準(zhǔn)，所述鋁粉的含量為7(T80wt%，所述無機(jī)粘接劑的含量為0.2 3.0wt%J；f述有機(jī)載體的含量為15 30wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述有機(jī)載體包括乙基纖維素、混合溶劑和助劑；以所述有機(jī)載體的總重量為基準(zhǔn)，所述乙基纖維素的含量為3 15wt%，所述混合溶劑的含量為7(T95wt%，所述助劑的含量為0.5 15wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述助劑由氫化蓖麻油、聚酰胺蠟粉、十六醇、十八醇中的一種或幾種組成； 所述混合溶劑由松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、松節(jié)油、乙二醇丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三丁酯中的兩種或兩種以上組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述無機(jī)粘結(jié)劑為玻璃粉，所述玻璃粉為鉛硼酸鹽玻璃粉或鉍硼酸鹽玻璃粉；所述無機(jī)粘結(jié)劑的中值粒徑Dki為 0.5 3.0Mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述鋁粉為球形鋁粉，所述鋁粉的中值粒徑D5tl為1.(Γ8.0Mffl ;所述鋁粉外包有氧化鋁薄層，所述氧化鋁薄層的厚度為5 20nm。
12.—種如權(quán)利要求1-11中任意一項所述的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料的制備方法，包括配制有機(jī)載體，制備無機(jī)粘結(jié)劑，再將有機(jī)載體、無機(jī)粘結(jié)劑、鋁粉、金屬粉添加劑混合、研磨。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料及其制備方法，本發(fā)明所提供太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，包括鋁粉、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)載體，還包括金屬粉添加劑，其中，金屬粉添加劑為鉛粉和/或鉍粉。采用本發(fā)明的太陽能電池用鋁導(dǎo)電漿料，一方面可進(jìn)一步降低燒結(jié)溫度，節(jié)約能耗，另一方面可以改善鋁粉與鋁粉顆粒以及鋁粉和硅片之間的歐姆接觸，形成均勻致密的硅鋁合金層，降低鋁膜的方塊電阻，以達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
文檔編號H01B13/00GK103165214SQ20111041627
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者譚偉華, 符燕青 申請人:比亞迪股份有限公司