一種用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)能電池用電子漿料，尤其是指一種適合晶體硅局部背鈍化太陽(yáng)能電池使用的鋁漿，具體地說(shuō)是一種無(wú)鉛、與鈍化層之間附著力優(yōu)異、BSF層形成良好、外觀光滑平整的用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]因晶體硅太陽(yáng)能電池有發(fā)電效率高、性能穩(wěn)定、工業(yè)化工藝成熟等特點(diǎn)，目前光伏發(fā)電領(lǐng)域中使用晶體硅為基材的占到整個(gè)光伏發(fā)電領(lǐng)域的95%以上，晶體硅太陽(yáng)能電池的發(fā)電原理是太陽(yáng)光照射在電池片上光在電池片的界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，激發(fā)出電子一空穴對(duì)。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前，在PN結(jié)兩側(cè)形成的內(nèi)建電場(chǎng)中相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)界面層的電荷分離，將在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生一定的電壓差。晶體硅表面缺陷態(tài)的升高導(dǎo)致太陽(yáng)能電池光生載流子的復(fù)合，表面鈍化技術(shù)通過(guò)飽和晶體硅表面處的懸掛鍵，降低表面活性，從而降低少數(shù)載流子的表面復(fù)合速率。
[0003]激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極太陽(yáng)能電池是德國(guó)Fraunhofer ISE公司研發(fā)的一種局部背接觸電池技術(shù)，它是通過(guò)激光器將電池背表面上的鈍化層上進(jìn)行開(kāi)孔，然后再印刷或者蒸鍍一層鋁電極層，在開(kāi)孔的部位鋁和晶體硅形成歐姆接觸，此方法一方面很好的避免了少數(shù)載流子在非開(kāi)孔背表面的復(fù)合，另一方面實(shí)現(xiàn)了背表面低串聯(lián)電阻的歐姆接觸，顯著的提升了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]應(yīng)用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極太陽(yáng)能電池的鋁漿，要求在電池焙燒過(guò)程中，鋁漿不能蝕穿非開(kāi)孔區(qū)域的鈍化層，但是鋁漿要和鈍化層之間形成較強(qiáng)的附著力，防止焙燒后的鋁電極層脫落；在開(kāi)孔區(qū)域能夠和晶體硅形成較好的BSF層；鋁電極層導(dǎo)電效果好，表面沒(méi)有鋁珠、鋁苞等缺陷。
[0005]US2011/120535A1和W02013/0366689公開(kāi)了不具有或者僅具有較差的燒透能力的鋁厚膜組合物。其發(fā)明涉及了激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極太陽(yáng)能電池用鋁漿的制備方法，漿料的組成成分有球形鋁粉、有機(jī)中間體和一種或者多種玻璃料。該玻璃料主要選自含鉛玻璃料，其中鉛含量的重量百分比為53-57%，重量比為25-29%的二氧化硅，重量比為2-6%的氧化鋁以及重量比為6-9%的三氧化二硼，這些鋁厚膜組合物能夠用于形成激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極太陽(yáng)能電池的背面電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種無(wú)鉛、與鈍化層之間附著力優(yōu)異、BSF層形成良好、外觀光滑平整的用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿及其制備方法和應(yīng)用；該鋁漿漿料經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷在背表面鈍化經(jīng)過(guò)激光局部開(kāi)孔的晶體硅太陽(yáng)能電池基片上、烘干、燒結(jié)后在電池片背面開(kāi)孔處形成鋁背場(chǎng)，在非開(kāi)孔處與鈍化層有較強(qiáng)附著力，鋁膜表面沒(méi)有鋁珠、鋁苞，不掉粉或者脫落，電性能優(yōu)異。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
一種用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿，其特征在于:所述鋁漿的組份及重量百分含量為:50.00%-75.00%的微米級(jí)鋁粉、0.50%-2.00%的玻璃粉、15.00%-30.00%的有機(jī)中間體、0.02-1.00%的無(wú)機(jī)添加劑和1.00-2.50%的有機(jī)添加劑；且上述鋁漿的組份重量百分含量之和為100%。
[0008]所述的玻璃粉是無(wú)鉛玻璃粉。
[0009]所述的玻璃粉為鉍-硼-硅-鋅硅酸鹽體系的玻璃粉，該玻璃粉的組份及重量百分含量為:60.00%-75.00%的三氧化二鉍、8.00%-20.00%的三氧化二硼、0.05%-1.50%的三氧化二銻、1.00%-8.00%的二氧化硅、7.00%-15.00%的氧化鋅和0.50%-7.00%的氧化鋁；上述玻璃粉的組份重量百分含量之和為100%。
[0010]所述玻璃粉的制備方法為:將玻璃粉的各組份精確稱量配料且使得該玻璃粉的各組份重量百分含量之和為100%，各組份分別經(jīng)過(guò)110°C -120°c烘干后均勻混合，混合后在1000°C -1200°c高溫下熔煉0.5h-l.5h，接著熔煉物在電子級(jí)純水中水淬得到玻璃渣；將玻璃渣球磨至粒度為2 μ m-5 μ m的玻璃粉，最后烘干得到無(wú)鉛玻璃粉。
[0011]所述的有機(jī)中間體是由樹(shù)脂溶解在溶劑中形成的一種粘稠液體，所述的樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂、低級(jí)醇的聚丙烯樹(shù)脂、乙基纖維素中的至少一種；所述的溶劑為丁基卡比醇醋酸酯、松油醇、松節(jié)油、鄰苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、正丁醇、乙二醇苯醚中至少一種。
[0012]所述有機(jī)中間體的組份及重量百分含量為:4.00%-6.00%的乙基纖維素、
2.00%-5.00%的酚醛樹(shù)脂、35.00%-65.00%的松油醇、20.00%-35.00%的丁基卡比醇醋酸酯、
2.50%-6.50%的鄰苯二甲酸二丁酯、4.00%-9.50%的正丁醇和3.00%-10.00%的乙二醇苯醚，且上述有機(jī)中間體的組份重量百分含量之和為100% ;將上述原料精確稱量配料后投入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度在60°C _80°C，溶解2h-3h后即可得到均一透明的有機(jī)中間體。
[0013]所述的微米級(jí)鋁粉為氣相霧化法制得的球形鋁粉。
[0014]所述的微米級(jí)鋁粉的粒徑包括2 μ m-3 μ m和5 μ m-6 μ m兩個(gè)等級(jí)，且兩個(gè)等級(jí)粒徑的重量百分含量為:10.00%-40.00%的粒徑為2 μ m-3 μ m的微米級(jí)鋁粉、60.00%-90.00%的粒徑為5 μ m-6 μ m的微米級(jí)招粉。
[0015]所述的無(wú)機(jī)添加劑為微米級(jí)硅粉、微米級(jí)硼粉、氣相二氧化硅中的至少一種。
[0016]所述的有機(jī)添加劑是表面活性劑，表面活性劑為卵磷脂、司班85、蓖麻油中的至少一種。
[0017]—種用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿的制備方法，其特征在于:所述制備方法的步驟為:在漿料桶中依次加入配方量的有機(jī)中間體、有機(jī)添加劑、無(wú)機(jī)添加劑和玻璃粉進(jìn)行初步預(yù)混合，然后加入配方量的微米級(jí)鋁粉后采用雙行星攪拌至物料呈漿糊狀，接著用三輥機(jī)研磨至漿料的細(xì)度為12 μπι-17.5 μ m，最后用280目不銹鋼篩網(wǎng)過(guò)濾后即可得所需的鋁漿。
[0018]—種用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿的應(yīng)用，其特征在于:用激光將單晶硅片上的Si02/SiNx背面介電膜開(kāi)出多個(gè)圓孔，再把鋁漿漿料用325目絲網(wǎng)印刷于該單晶硅片上，然后干燥、燒結(jié)即可。
[0019]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供的鋁漿漿料經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷在背表面鈍化經(jīng)過(guò)激光局部開(kāi)孔的晶體硅太陽(yáng)能電池基片上、烘干、燒結(jié)后在電池片背面開(kāi)孔處形成鋁背場(chǎng)，在非開(kāi)孔處與鈍化層有較強(qiáng)附著力，鋁膜表面沒(méi)有鋁珠、鋁苞，不掉粉或者脫落，電性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]—種用于激光開(kāi)孔局部背接觸-鈍化發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)能電池的鋁漿，上述鋁漿的組份及重量百分含量為:50.00%-75.00%的微米級(jí)鋁粉、0.50%-2.00%的玻璃粉、15.00%-30.00%的有機(jī)中間體、0.02-1.00%的無(wú)機(jī)添加劑和1.00-2.50%的有機(jī)添加劑；且上述鋁漿的組份重量百分含量之和為100%。
[0022]在上述組份中，微米級(jí)鋁粉為氣相霧化法制得的球形鋁粉，微米級(jí)鋁粉的粒徑包括2 μ m-3 μπι和5 μπι-6 μ m兩個(gè)等級(jí)，且兩個(gè)等級(jí)粒徑的重量百分含量為:10.00%-40.00%的粒徑