一種晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法，鋁漿包括70～75質(zhì)量份的鋁粉、0.5～3.0質(zhì)量份的無機(jī)粘接劑、20～25質(zhì)量份的有機(jī)載體，所述無機(jī)粘接劑包括玻璃粉，還包括10～30wt%的無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉，所述有機(jī)載體中添加1.0～10wt%的有機(jī)酸。將所述有機(jī)載體、無機(jī)粘接劑和鋁粉按比例投入攪拌機(jī)中持續(xù)攪拌2小時(shí)形成均勻體系，再經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨為的漿料，其粘度控制在20～30pa.s。解決了薄硅片在背場鋁漿燒結(jié)過程中產(chǎn)生較大變形量問題。
【專利說明】一種晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池新材料領(lǐng)域，尤其涉及一種晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的不斷消耗及由此造成的對(duì)地球環(huán)境的破壞，尋找清潔能源，已成為人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一；太陽能是取之不盡的清潔能量的源泉。目前，太陽能電池(光伏)經(jīng)過50多年的持續(xù)開發(fā)，已得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，已成為從太陽獲取能量的主要途徑，其應(yīng)用已從空間技術(shù)、軍工到民用，影響其大量使用的關(guān)鍵因素仍然是發(fā)電成本。
[0003]在目前使用太陽能電池中，晶硅太陽能電池占90%以上，而晶硅太陽能池中硅片仍占總成本的50%以上，現(xiàn)階段工業(yè)化生產(chǎn)中使用的硅片厚度均在200 μ m以上，不斷降低硅片的厚度，減少硅的使用仍是降低發(fā)電成本的努力方向之一。
[0004]在目前的晶硅太陽能電池的生產(chǎn)中，從成本效率等多方考慮，均采用在P型晶硅太陽能電池片的背面印刷鋁漿，經(jīng)過燒結(jié)形成鋁背場。增加載流子壽命，減少復(fù)合。實(shí)現(xiàn)良好接觸從而提聞轉(zhuǎn)化效率。晶娃太陽能電池的基本生廣工藝如下:
[0005]對(duì)米購來的標(biāo)準(zhǔn)(156mmX 156mm)的多晶娃片，厚度為200±5 μ m,經(jīng)酸、堿腐蝕形成絨面，厚度減少到160±5 μ m ;用pocl3進(jìn)行磷擴(kuò)散在正面形成N型發(fā)射極，產(chǎn)生P/N結(jié)；再用PECVD(等離子氣相沉積)，在正面形成SiNx防反射層；在該多晶硅片上首先印上背面銀漿，烘干。再印上背場形成用鋁漿烘干，然后在正面印上正面銀電極漿料，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)形成完整單片太陽能電池。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，晶硅太陽能電池生產(chǎn)的相關(guān)鋁漿(由鋁粉+有機(jī)載體+無機(jī)粘接劑)，國內(nèi)外都出了很多專利，如 CN102142467A、CN102169739A、CN101425545A、US2007/0079868A1、U.S2008/0302411A1, JP2010-251389、JP2005-317898、JP2009-129600
坐寸ο
[0007]上述現(xiàn)有技術(shù)所描述的都是應(yīng)用于厚硅片(> 200 μ m)的鋁漿，無法解決薄硅片相關(guān)的燒結(jié)變形量大的問題(> 2mm)ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能減少薄硅片在背場鋁漿燒結(jié)過程中變形量的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，包括70?75質(zhì)量份的鋁粉、0.5?
3.0質(zhì)量份的無機(jī)粘接劑、20?25質(zhì)量份的有機(jī)載體,所述無機(jī)粘接劑包括玻璃粉,還包括無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉，所述有機(jī)載體中添加有機(jī)酸。
[0011]本發(fā)明的上述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，，將所述有機(jī)載體、無機(jī)粘接劑和鋁粉按比例投入攪拌機(jī)中均勻攪拌2小時(shí)，再經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨為的漿料，其粘度控制在20?30pa.S。
[0012]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿及其制備方法，由于無機(jī)粘接劑除玻璃粉外，還包括無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉，有機(jī)載體中添加有機(jī)酸，解決了薄硅片在背場鋁漿燒結(jié)過程中產(chǎn)生較大變形量問題。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0014]本發(fā)明的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0015]包括70?75質(zhì)量份的鋁粉、0.5?3.0質(zhì)量份的無機(jī)粘接劑、20?25質(zhì)量份的有機(jī)載體，所述無機(jī)粘接劑包括玻璃粉，還包括無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉，所述有機(jī)載體中添加有機(jī)酸。
[0016]所述無機(jī)氧化物或無機(jī)陶瓷微粉占所述無機(jī)粘接劑總質(zhì)量的10?30wt%(質(zhì)量百分比)。
[0017]所述有機(jī)載體中加入1.0?10wt%的有機(jī)酸。
[0018]所述招粉平均粒徑為4.5 μ m至7.5 μ m、最大粒徑小于或等于20 μ m。
[0019]所述玻璃粉、無機(jī)氧化物及無氧陶瓷粉的平均粒徑小于或等于1.5 μ m、最大粒徑小于或等于5.0 μ m。
[0020]所述有機(jī)載體未添加有機(jī)酸之前的組分如下:
[0021 ] 10wt%的乙基纖維素和90wt%的DBE，所述DBE包括5wt%的丁二酸二甲脂、15wt%的戊二酸二甲脂和85wt%的已二酸二甲脂。
[0022]本發(fā)明的上述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0023]將所述有機(jī)載體、無機(jī)粘接劑和鋁粉按比例投入攪拌機(jī)中均勻攪拌2小時(shí)，再經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨為的漿料，其粘度控制在20?30pa.S。
[0024]所述有機(jī)載體的制備方法是:將所述乙基纖維素和無機(jī)酸加入到所述DBE中于80°C環(huán)境下均勻攪拌2小時(shí)。
[0025]所述料漿的平均粒徑小于或等于10 μ m。
[0026]本發(fā)明的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，鋁漿的基本配方包括:晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿總質(zhì)量中，70-75wt%的鋁粉。0.5-3.0wt%的無機(jī)粘結(jié)劑，20-25wt%的有機(jī)載體，在有機(jī)載體中添加1.0-10.0的有機(jī)酸，在無機(jī)粘結(jié)劑中加入10-30wt%的無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉。
[0027]無機(jī)粘結(jié)劑是玻璃粉加上無機(jī)氧化物或無氧陶瓷粉，玻璃粉組成為B1-S1-B-Zn玻璃。軟化點(diǎn)再400°C _500°C之間。用人所共知的熔煉，水淬，球磨方式制備，無機(jī)氧化物包括:Si02，MgO, ZnO, TiO2, Al2O3中的一種或幾種組成，添加的無氧陶瓷粉包括:SINX，SiC,AlN中的一種，所添加的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，才能和有機(jī)載體中的無機(jī)酸配合控制變形量，添加量少，鋁膜燒結(jié)程度偏高，膜層過于致密，硅片變形量大；添加量多的情況下，影響燒結(jié)以及P+層(背場)的形成，降低晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0028]有機(jī)載體中添加1.0?10.0被％的有機(jī)酸，包括月桂酸、硬脂酸、對(duì)苯二甲酸、丙二酸，使用其中一種或幾種組合，加入量低于所指范圍，燒結(jié)硅片變形量偏大，加入量超過實(shí)施范圍，影響燒結(jié)后背場(P+層)的形成，從而降低晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0029]有機(jī)載體包括乙基纖維素N20010wt%、無機(jī)酸1.0~10.0wt%、DBE (丁二酸二甲脂5%，戊二酸二甲酯1.5%，已二酸二甲脂85%) 80~89%，在DBE中分次加入乙基纖維素和有機(jī)酸于80°C加熱攪拌2hr為均勻溶液。即為本發(fā)明有機(jī)載體。
[0030]鋁粉為氮?dú)忪F化法生產(chǎn)的球形鋁粉，活性鋁含量大于98%，鋁含量大于99.8%，F(xiàn)e、Ti雜質(zhì)小于lOppm。 [0031]本發(fā)明的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，在有機(jī)載體中按照比例攪拌下加入鋁粉和無機(jī)粘接劑，持續(xù)2hr攪拌形成均勻體系，保證有機(jī)載體和無機(jī)物料之間充分浸潤，將攪拌得到的均勻混合物。再經(jīng)過三輥研磨軋制3~5次，控制鋁漿的精細(xì)度≤10 μ m,粘度在 20 ~30pa.s。
[0032]下面為了理解本發(fā)明而列舉優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明的范圍并不限于下述實(shí)施例。實(shí)施例測試所用硅片為156_X 156mm多晶硅片，經(jīng)清洗、制絨、擴(kuò)散，PECVD等工序后，硅片厚度為160±5μπι、德國Asy自動(dòng)印刷機(jī)、絲網(wǎng)目數(shù)為290目，印刷重量為每片1.2~1.3g。烘干溫度為250°C，3分鐘。Dispatch燒結(jié)爐，帶速250inch/分鐘，峰值溫度825°C~830°C，背面銀漿使用杜邦PV505，正面銀漿使用杜邦PV17F。
[0033]實(shí)施例一:
[0034]有機(jī)載體
[0035]將10wt%重量的乙基纖維素和3wt%的硬脂酸在攪拌下分次加入到87wt%的DBE溶劑中，于80°C溫度攪拌2hr，形成均勻載體。DBE溶劑的具體組成為丁二酸二甲酯5wt%，戊二酸二甲酯15wt%，已二酸二甲酯85%。
[0036]無機(jī)粘接劑
[0037]玻璃粉為無鉛玻璃粉，其組成如下:Bi20375wt%, Si025%, Al2O3L 5%, Ζη2.5%，Β20316.5%。將上述AP級(jí)(分析純)氧化物按比例混合均勻，放入鉬金坩堝中于1300°C /60分鐘保溫，再經(jīng)水淬，球磨成無機(jī)玻璃粉，以無機(jī)玻璃粉80wt%。SiO2粉20%，組成無機(jī)粘接劑。
[0038]鋁粉
[0039]鋁粉活性鋁含量> 98%，鋁含量≥ 99.8%，T1、Fe雜質(zhì)含量≤1Oppm,平均粒徑為
5.52 μ m，最大粒徑Dmax ≤20 μ m的氮?dú)獗Ｗo(hù)霧化法制備的鋁粉。
[0040]鋁漿的配制
[0041]鋁粉75wt%，無機(jī)粘接劑3%，有機(jī)載體22%，在≤ 50°C下攪拌2hr形成均勻混合物，再經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨3~5次形成精細(xì)度≤10 μ m，粘度20~30pa.s的鋁漿。
[0042]比較例一:
[0043]除了無機(jī)粘接劑，鋁漿其它組份以及制備方法與實(shí)施例一相同，無機(jī)粘接劑為實(shí)施例一所述玻璃，不加入無機(jī)氧化物或無氧陶瓷粉。
[0044]比較例二:
[0045]除了有機(jī)載體外，鋁漿其它組成及制備方法與實(shí)施例一相同，本實(shí)施例有機(jī)載體用N20010wt%，DBE90wt%組成，不添加無機(jī)酸。
[0046]實(shí)施例二:
[0047]本實(shí)施例有機(jī)載體，鋁粉以及鋁漿制備方法與實(shí)施例一相同。無機(jī)粘接相為玻璃加上SiNx微粉。
[0048]實(shí)施例三:
[0049]本實(shí)施例，無機(jī)粘接劑，鋁漿組成以及制備方法與實(shí)施例一相同，有機(jī)載體組成為:乙基纖維素N20010wt%，対苯二甲酸3wt%，DBE87wt°/c^[J作方式相同。
[0050]比較例三:
[0051 ]市售鋁漿 GF_A1_2974
[0052]測試結(jié)果:
[0053]表一、鋁漿組成參數(shù)
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，包括70?75質(zhì)量份的鋁粉、0.5?3.0質(zhì)量份的無機(jī)粘接劑、20?25質(zhì)量份的有機(jī)載體，其特征在于，所述無機(jī)粘接劑包括玻璃粉，還包括無機(jī)氧化物或無氧陶瓷微粉，所述有機(jī)載體中添加有機(jī)酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其特征在于，所述無機(jī)氧化物或無機(jī)陶瓷微粉占所述無機(jī)粘接劑總質(zhì)量的10?30wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其特征在于，所述有機(jī)載體中加入1.0?10wt%的有機(jī)酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其特征在于，所述鋁粉平均粒徑為4.5 μ m至7.5 μ m、最大粒徑小于或等于20 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其特征在于，所述玻璃粉、無機(jī)氧化物及無氧陶瓷粉的平均粒徑小于或等于1.5 μ m、最大粒徑小于或等于5.0 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿，其特征在于，所述有機(jī)載體未添加有機(jī)酸之前的組分如下: 10wt%的乙基纖維素和90wt%的DBE，所述DBE包括5wt%的丁二酸二甲脂、15wt%的戊二酸二甲脂和85wt%的已二酸二甲脂。
7.—種權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，其特征在于，將所述有機(jī)載體、無機(jī)粘接劑和鋁粉按比例投入攪拌機(jī)中均勻攪拌2小時(shí)，再經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨為的漿料，其粘度控制在20?30pa.S。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)載體的制備方法是:將所述乙基纖維素和無機(jī)酸加入到所述DBE中于80°C環(huán)境下均勻攪拌2小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶硅太陽能電池背場形成用鋁漿的制備方法，其特征在于，所述料衆(zhòng)的平均粒徑小于或等于10 μ m。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK103811100SQ201410020146
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】楊子堯, 王云琦 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)