硅太陽(yáng)能電池正面電極及其主柵漿料的制備方法
【專利摘要】硅太陽(yáng)能電池正面電極及其主柵漿料的制備方法，它涉及電子器件的制造工藝及其材料【技術(shù)領(lǐng)域】。硅太陽(yáng)能電池正面電極制作方法為：1)采用分兩次絲網(wǎng)印刷分別印制主柵和細(xì)柵的電極；2)在印制主柵和細(xì)柵電極時(shí)分別采用不同的含銀漿料或銀漿；3)主柵電極的厚度在燒結(jié)后小于細(xì)柵電極的厚度；本發(fā)明可以保證各種組分良好的分散性，軋制后得到均勻細(xì)膩銀的電極漿，燒結(jié)后使硅太陽(yáng)能電池片產(chǎn)品具有良好、穩(wěn)定、均勻的電氣性能。
【專利說(shuō)明】硅太陽(yáng)能電池正面電極及其主柵漿料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及電子器件的制造工藝及其材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硅太陽(yáng)能電池 正面電極主柵用漿料。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的光伏太陽(yáng)能生產(chǎn)廠家、漿料生產(chǎn)廠家越來(lái)越 多，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)趨向劇烈，如何保證在滿足或提高太陽(yáng)能電池片廠家的性能要求的前提下， 有效降低漿料生產(chǎn)的成本、提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)將成為漿料生產(chǎn)廠家的重點(diǎn)研究對(duì)象。目前太 陽(yáng)能電池片生產(chǎn)廠家在背面電極方面均采用低銀含量的背電極漿料以及改變背電極的圖 形設(shè)計(jì)減少用銀量，能有效降低太陽(yáng)能漿料背電極的生產(chǎn)成本；而對(duì)于正電極生產(chǎn)廠家一 方面通過(guò)減少細(xì)柵線的寬度尺寸來(lái)降低細(xì)柵線的用漿量，但對(duì)正銀漿料的印刷過(guò)網(wǎng)性要求 相對(duì)更高，另一方面采用鏤空主柵設(shè)計(jì)，以減少銀漿用量，但對(duì)后期組件制造時(shí)的焊接可靠 性會(huì)有影響，對(duì)組件長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性帶來(lái)一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]太陽(yáng)能電池正面電極設(shè)計(jì)的主柵線和細(xì)柵線在功能是起著不同作用的。細(xì)柵的功 能主要是收集電池表面由于光照所產(chǎn)生的光電子流，它需要與電池的硅基材產(chǎn)生優(yōu)良的歐 姆接觸。主柵線的主要功能是收集細(xì)柵線的電流并且提供組件制作時(shí)的焊接點(diǎn)，它需要與 焊帶產(chǎn)生優(yōu)良的焊接結(jié)合力和無(wú)電阻接觸。目前傳統(tǒng)的硅電池制造采用一次絲網(wǎng)印刷工藝 制作正面電極，其主柵和細(xì)柵均使用同種銀漿，即不能充分發(fā)揮兩種柵線材料功能的最優(yōu) 化，又浪費(fèi)材料的使用。
[0004]另一方面可用低銀含量的主柵電極漿料取代傳統(tǒng)的高銀含量正銀用作電池片正 電極的主柵，從而減少傳統(tǒng)高銀含量正銀的用量降低生產(chǎn)成本。
[0005]再一方面，通過(guò)材料設(shè)計(jì)，主柵漿料的材料在燒結(jié)后只與電池表面的鈍化層材料 (如氮化硅，氧化硅等)發(fā)生結(jié)合，提供優(yōu)良的機(jī)械結(jié)合力。但并不與構(gòu)成硅電池的P-N結(jié) 材料產(chǎn)生金屬化歐姆接觸，這樣可以有效減少電池表面光電子的復(fù)合，提高電池的光電轉(zhuǎn) 化效率。
[0006]另外，主柵漿料相對(duì)比傳統(tǒng)的正銀漿料能夠進(jìn)一步提高焊接后的拉力。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本發(fā)明的目的是提供硅太陽(yáng)能電池正面電極及其主柵漿料的制備方法，它可以保 證各種組分良好的分散性，軋制后得到均勻細(xì)膩銀的電極漿，燒結(jié)后使硅太陽(yáng)能電池片產(chǎn) 品具有良好、穩(wěn)定、均勻的電氣性能。
[0008]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明硅太陽(yáng)能電池正面電極制作方法為:1) 采用分兩次絲網(wǎng)印刷分別印制主柵和細(xì)柵的電極；2)在印制主柵和細(xì)柵電極時(shí)分別采用 不同的含銀漿料或銀漿；3)主柵電極的厚度在燒結(jié)后小于細(xì)柵電極的厚度。
[0009]所述的主柵電極的厚度為5.5微米至13微米。
[0010]本發(fā)明正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后可以與電池表面的鈍化層材料(如氮化硅，氧化硅等)發(fā)生結(jié)合，提供優(yōu)良的機(jī)械結(jié)合力，并且可以與焊帶產(chǎn)生優(yōu)異的焊接結(jié)合 力。
[0011]所述的正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后與焊帶產(chǎn)生的焊接結(jié)合力在約2.0N/ mmD
[0012]本發(fā)明在相同的燒結(jié)條件下，主柵電極與硅基材的接觸電阻是細(xì)柵電極與硅基材 的接觸電阻的10-500倍以上。
[0013]本發(fā)明硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的組成和重量百分比為:細(xì)顆粒近球狀銀 粉60wt*% -75wt*%、小粒徑的片形銀粉2.5wt % -10wt*%、玻璃粉lwt*% -3wt*%、有機(jī)載體 15wt % -40wt %。
[0014]所述細(xì)顆粒近球狀銀粉的粒徑為0.5 u m-2.5 u m，振實(shí)密度為3.0-4.0g/ml。
[0015]所述的小粒徑的片形銀粉的粒徑為2.5?5 m，振實(shí)密度為2-3.5g/ml。
[0016]所述的玻璃粉為PbO-B2O3-SiO2玻璃體系，軟化溫度在450到550度。
[0017]所述的有機(jī)載體為高分子樹脂和溶劑，其重量百分組成為高分子樹脂2?
4.0wt %,溶劑 13 ?28wt %。
[0018]所述的高分子樹脂為乙基纖維素、丙烯酸樹脂中的一種或幾種。
[0019]所述的溶劑為松油醇、丁基卡必醇酯中的一種或幾種。
[0020]制備工藝為:將各組分按配方配制好后，經(jīng)攪拌混合后利用三輥研磨機(jī)充分研磨 輥軋，達(dá)到一定的細(xì)度即可。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]I)、選用小顆粒銀粉可以在燒結(jié)過(guò)程減少玻璃的使用量就能使銀電極到達(dá)良好的 結(jié)晶狀態(tài)，從而減少玻璃過(guò)多而對(duì)硅片的影響有效保證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定。
[0023]2)、選用小顆粒銀粉能夠在燒結(jié)過(guò)程中450-600度的溫度段中，出現(xiàn)比使用大顆 粒銀粉或傳統(tǒng)正銀漿料要大的電極收縮現(xiàn)象(比背銀要小得多)、以達(dá)到主柵電極燒結(jié)后 因收縮特性而得到較窄的主柵電極寬度，從而提高的太陽(yáng)能硅片的有效采光面積、提高太 陽(yáng)能片的轉(zhuǎn)化效率。
[0024]3)、選用細(xì)顆粒、近球或晶型粉體，在保證漿料在高剪切作用力下具有較好的流動(dòng) 性、潤(rùn)濕硅片和細(xì)柵接觸端，使細(xì)柵和主柵充分潤(rùn)濕。
[0025]4)、采用小粒徑的片形銀粉，一方面可以賦予漿料較高的觸變性能，另一方面采用 小粒徑片狀銀粉更能滿足高目數(shù)絲網(wǎng)的長(zhǎng)時(shí)間印刷，減少堵網(wǎng)或塞網(wǎng)產(chǎn)生的主柵電極斷柵 現(xiàn)象，同時(shí)能夠進(jìn)一步提高漿料燒結(jié)后的銀電極表面光澤度有利于電極的可焊性。
[0026]5)、選用PbO2-B2O3-SiO2玻璃體系，能夠使?jié){料在快速的高溫?zé)Y(jié)時(shí)低溫軟化點(diǎn)的 玻璃保證了主柵漿料與硅片具有良好潤(rùn)濕性，同時(shí)配合銀粉的選擇配比能有效抑制對(duì)硅片 內(nèi)部的滲透程度，既得到良好的附著力又保證了金屬銀粉與硅片形成面接觸確保光電轉(zhuǎn)換 效率。
[0027]6)、選用PbO2-B2O3-SiO2玻璃體系，使主柵漿料的燒結(jié)溫度將比傳統(tǒng)的正銀漿料要 低，因此在主柵漿料玻璃處于軟化點(diǎn)狀態(tài)時(shí)、有利于在細(xì)柵漿料的銀結(jié)晶前(即電極致密 前的網(wǎng)絡(luò)疏松結(jié)構(gòu)下)確保主柵漿料對(duì)細(xì)柵的有效潤(rùn)濕、充分使主柵漿料和細(xì)柵電極的結(jié)
入
口 o【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的配方示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例選擇玻璃配方的示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0031]本【具體實(shí)施方式】硅太陽(yáng)能電池正面電極制作方法為:1)采用分兩次絲網(wǎng)印刷分別印制主柵和細(xì)柵的電極；2)在印制主柵和細(xì)柵電極時(shí)分別采用不同的含銀漿料或銀漿；
3)主柵電極的厚度在燒結(jié)后小于細(xì)柵電極的厚度。
[0032]所述的主柵電極的厚度為5.5微米至13微米。
[0033]本發(fā)明正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后可以與電池表面的鈍化層材料(如氮化硅，氧化硅等)發(fā)生結(jié)合，提供優(yōu)良的機(jī)械結(jié)合力，并且可以與焊帶產(chǎn)生優(yōu)異的焊接結(jié)合力。
[0034]所述的正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后與焊帶產(chǎn)生的焊接結(jié)合力在約2.0N/mm 以上。
[0035]本發(fā)明在相同的燒結(jié)條件下，主柵電極與硅基材的接觸電阻是細(xì)柵電極與硅基材的接觸電阻的10-500倍以上。
[0036]參看圖1-2:本【具體實(shí)施方式】硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的組成和重量百分比為::細(xì)顆粒近球狀銀粉:60wt%、小粒徑的片形銀粉8.5wt%、玻璃粉1.5wt%、有機(jī)載體 30wt % o
[0037]所述細(xì)顆粒近球狀銀 粉的粒徑為0.5 U m-2.5 U m,振實(shí)密度為3.0-4.0g/ml。
[0038]所述的小粒徑的片形銀粉的粒徑為2.5?5 m，振實(shí)密度為2_3.5g/ml。
[0039]所述的玻璃粉為PbO-B2O3-SiO2玻璃體系，軟化溫度在450到550度。
[0040]所述的有機(jī)載體為高分子樹脂和溶劑，其重量百分組成為高分子樹脂2?
4.0wt %,溶劑 13 ?28wt %。
[0041]所述的高分子樹脂為乙基纖維素、丙烯酸樹脂中的一種或幾種。
[0042]所述的溶劑為松油醇、丁基卡必醇酯中的一種或幾種。
[0043]制備工藝為:將各組分按配方配制好后，經(jīng)攪拌混合后利用三輥研磨機(jī)充分研磨輥軋，達(dá)到一定的細(xì)度即可。
[0044]參看圖1:【具體實(shí)施方式】二:本【具體實(shí)施方式】采用以下組成和重量百分比:細(xì)顆粒近球狀銀粉:75wt%、小粒徑的片形銀粉3wt%、玻璃粉2wt%、有機(jī)載體20wt%。
[0045]參看圖1:【具體實(shí)施方式】三:本【具體實(shí)施方式】采用以下組成和重量百分比:細(xì)顆粒近球狀銀粉:63wt*%、小粒徑的片形銀粉10wt*%、玻璃粉2wt*%、有機(jī)載體25wt*%。
[0046]參看圖1:參看圖1:【具體實(shí)施方式】四:本【具體實(shí)施方式】采用以下組成和重量百分比:細(xì)顆粒近球狀銀粉:69wt%、小粒徑的片形銀粉4wt%、玻璃粉3wt%、有機(jī)載體24wt%。
[0047]參看圖1:【具體實(shí)施方式】五:本【具體實(shí)施方式】采用以下組成和重量百分比:細(xì)顆粒近球狀銀粉:55wt%、小粒徑的片形銀粉13wt%、玻璃粉3wt%、有機(jī)載體29wt%。
[0048]參看圖1:【具體實(shí)施方式】六:本【具體實(shí)施方式】采用以下組成和重量百分比:細(xì)顆粒近球狀銀粉:80t%、小粒徑的片形銀粉2wt%、玻璃粉3wt%、有機(jī)載體15wt%。[0049]實(shí)施例1:一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料及制備方法
[0050]參看圖3，按照表I中的1-6號(hào)配方，經(jīng)過(guò)組分調(diào)整、分散、軋制等工序處理后可以 獲得分散性好，成份均一的主材料。配方中所述的金屬導(dǎo)電粉體是由細(xì)顆粒近球狀銀粉粒 徑0.5?2.5 ii m，振實(shí)密度在3.0-4.0g/ml，小粒徑的片形銀粉粒徑2?5 y m，振實(shí)密度在 2-3.5g/ml，所述的玻璃粉是PbO-B2O3-SiO2玻璃體系。所述的高分子樹脂乙基纖維素、丙烯 酸樹脂中的一種或幾種。所述的溶劑是松油醇、丁基卡必醇酯中的一種或幾種。配方中選 擇的玻璃配方如圖2的1-6所示，將材料混合均勻后利用三輥研磨機(jī)充分研磨輥軋，達(dá)到一 定的細(xì)度。
[0051]按上述配方制得的主柵電極漿料，在已經(jīng)印有背電極和背電場(chǎng)的單晶65方阻硅 片上，通過(guò)主柵絲網(wǎng)(325目-23um線徑)先印刷主柵漿料形成主柵電極，經(jīng)過(guò)烘干后再用 細(xì)柵絲網(wǎng)用PV17A漿料印刷形成細(xì)柵電極，這樣形成硅太陽(yáng)能電池片的正電極，在鏈帶燒 結(jié)爐中780V /IOS所得到的產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示，所得的硅太陽(yáng)能電池片性能良好。
【權(quán)利要求】
1.硅太陽(yáng)能電池正面電極制作方法，其特征在于它的制作方法為:1)采用分兩次絲網(wǎng) 印刷分別印制主柵和細(xì)柵的電極；2)在印制主柵和細(xì)柵電極時(shí)分別采用不同的含銀漿料 或銀漿；3)主柵電極的厚度在燒結(jié)后小于細(xì)柵電極的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 所述的主柵電極的厚度為5.5微米至13微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 本發(fā)明正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后可以與電池表面的鈍化層材料(如氮化硅，氧化 硅等)發(fā)生結(jié)合，提供優(yōu)良的機(jī)械結(jié)合力，并且可以與焊帶產(chǎn)生優(yōu)異的焊接結(jié)合力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 所述的正面電極主柵漿料的材料在燒結(jié)后與焊帶產(chǎn)生的焊接結(jié)合力在約2.0N/mmi。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 本發(fā)明在相同的燒結(jié)條件下，主柵電極與硅基材的接觸電阻是細(xì)柵電極與硅基材的接觸電 阻的10-500倍以上。
6.硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于的組成和重量百分比 為:細(xì)顆粒近球狀銀粉60wt% -75wt%、小粒徑的片形銀粉2.5wt% -1Owt %、玻璃粉 Iwt % -3wt*%、有機(jī)載體 15wt*% -40wt*%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 所述細(xì)顆粒近球狀銀粉的粒徑為0.5 u m-2.5 u m,振實(shí)密度為3.0-4.0g/ml ;所述的小粒徑 的片形銀粉的粒徑為2.5?5 ii m，振實(shí)密度為2-3.5g/ml ;所述的玻璃粉為PbO-B2O3-SiO2 玻璃體系，軟化溫度在450到550度；所述的有機(jī)載體為高分子樹脂和溶劑，其重量百分組 成為高分子樹脂2?4.0wt%，溶劑13?28wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 所述的高分子樹脂為乙基纖維素、丙烯酸樹脂中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在于 所述的溶劑為松油醇、丁基卡必醇酯中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅太陽(yáng)能電池正電極主柵漿料的制備方法，其特征在 于它制備工藝為:將各組分按配方配制好后，經(jīng)攪拌混合后利用三輥研磨機(jī)充分研磨輥軋， 達(dá)到一定的細(xì)度即可。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK103441183SQ201310343906
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】楊至灝, 孟淑媛, 奉向東, 江志堅(jiān), 唐元?jiǎng)? 安艷, 陳娟 申請(qǐng)人:浙江光達(dá)電子科技有限公司