CN101609847A - 太阳能电池电极形成用浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池电极形成用浆料，所述浆料的组成包括：质量百分比65～75％的铝粉、20～30％的有机载体、0.2～6％的无机玻璃粉、以及0.5～1％的功能添加剂，所述铝粉包括至少两种类型，其中一种类型的平均粒径小于2μm且占铝粉质量百分比1～10％。本发明所述浆料能够同硅基材充分形成太阳能电池所要求的背面电场效果，具有导电性良好、接触电阻低、对硅基片附着牢固、硅基片弯曲小、太阳能电池的开路电压和光电转换效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池电极形成用浆料。
背景技术
随着太阳能技术的飞速发展，提高太阳能电池的光电转换效率、降低生产成本已经成为目前太阳能电池行业研发的主要目标。硅基片材料的薄型化是节约材料、降低成本的重要手段之一。但薄硅片抗弯曲应力性能差，在背面铝电极烧结形成后基片弯曲大，导致在组件生产过程中的破碎率增大。
以往的硅太阳能电池的背电极浆料通常使用平均粒径在2～10μm的铝粉，印刷厚度为20～25μm，如果要抑制薄型硅基片的弯曲，就必须降低铝背电极的印刷厚度。但电极厚度降低，背面电场效果(BSF)的形成会受到影响，特别是在基片表面还存在凸凹不平的绒面结构时，导电性降低，铝电极和基片之间的接触电阻增大，造成开路电压以及转换效率的降低。因此，需要提供既能缓解硅基片弯曲，同时又能同硅基片成良好的BSF、接触紧密、提高光电转换效率的电极形成用浆料。在电极厚度降低的情况下，太阳能电池的转换效率也不受影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池电极形成用浆料，其能缓解硅基片弯曲，同时又能同硅基片成良好的BSF、接触紧密、提高光电转换效率。
本发明的技术方案是：一种太阳能电池电极形成用浆料，所述浆料的组成包括：质量百分比65～75％的铝粉、20～30％的有机载体、0.2～6％的无机玻璃粉、以及0.5～1％的功能添加剂，所述铝粉包括平均粒径规格不同的至少两种，其中一种的平均粒径小于2μm且占铝粉质量百分比1～10％。
本发明进一步的技术方案是：一种太阳能电池电极形成用浆料，所述浆料的组成包括：质量百分比65～75％的铝粉、20～30％的有机载体、0.2～6％的无机玻璃粉、以及0.5～1％的功能添加剂，所述铝粉颗粒形状是球状或近球状，铝粉纯度≥99.97％。所述铝粉包括平均粒径规格不同的至少两种，其中一种的平均粒径小于2μm且占铝粉质量百分比1～10％，对提高电性能、开路电压、光电转换效率以及抑制硅片弯曲起到了积极作用。
上述平均粒径小于2μm的铝粉的平均粒径优选为0.8～1.2μm。
其中如果所述平均粒径小于2μm的铝粉含量低于1％，则对光电转换效率改善不大；如果含量大于10％，则铝粉的比表面积过大，氧化铝含量过多，电极强度等机械性能将会受到影响，电极表面有铝珠或掉灰现象发生。
除了上述平均粒径小于2μm类型的铝粉外，其它的铝粉为平均粒径为2～10μm且占铝粉质量百分比90～99％的铝粉。
所述其它的铝粉为平均粒径为单一规格的一种。
所述其它的铝粉还可以为平均粒径分别是不同规格的多种铝粉的混合物，该多种规格的铝粉混合增加了铝粉的填充性能，提高了导电性。尤其是采用大、中、小三种平均粒径规格的铝粉混合形成的太阳能电池电极形成用浆料，具有优异的电性能。
将上述两种或两种以类型的铝粉在V型混合机或旋转振动式混合机中初步混合后使用。
所述有机载体由纤维素类、树脂类等聚合物和醇类、醚类、脂类有机溶剂混合而成，主要作用是调节所述浆料的印刷性能，提高电极浆料的成膜性。
上述有机载体中聚合物占有机载体百分比5～20％；有机溶剂占有机载体百分比80～95％。
所述聚合物可采用乙基纤维素、丙烯酸树脂、硝基纤维素、酚醛树脂中的一种或多种。
所述有机溶剂可采用松油醇、卡必醇、柠檬酸三丁酯、卵磷脂、二乙二醇乙醚中的一种或多种混合。
所述玻璃粉是由B2O3-SiO2-PbO系列玻璃、无铅Bi2O3-SiO2-ZnO-B2O3系列玻璃中的至少一种、以及占玻璃粉质量百分比1～5％的氧化物添加剂构成，所述氧化物添加剂为MgO、CaO、V2O5、ZnO中的一种或多种。玻璃粉软化点400～600℃，玻璃粉直径控制在1～10μm。将玻璃粉同所述铝粉配合，在经过隧道炉等高温烧结设备650～900℃高温烧结后，形成弯曲应力低、电性能优秀、同基片结合紧密的太阳能电池背铝电极。
所述功能添加剂可选用常用涂料助剂，也可根据印刷条件以及储存要求等选用由表面活性剂、触变剂、烧结促进剂、粘网防止剂、分散剂以及消泡剂中的一种或多种构成。
上述的电极浆料印刷性能优秀，浆料细度在20微米以下，适合100～400目的不锈钢或尼龙丝网，通过丝网印刷的方式在太阳能电池硅基片上形成薄膜，印刷后的浆料经过160～240℃烘干，然后在650～900度℃的高温下烧制形成电极。
本发明所述浆料的制作方法如下：
1)聚合物和有机溶剂混合制备有机载体：将聚合物按有机载体质量的5～20％，有机溶剂按有机载体质量的80～95％进行称量，然后将两者混合并加热到60-90℃，直到聚合物溶解，形成透明粘稠液体，得到所述有机载体。
2)将铝粉按所需比例混合均匀后放入搅拌机中，加入有机载体、功能添加剂进行预搅拌。
3)将上述搅拌后的混合原料在三辊研磨机上进行研磨，得到分散均匀的浆料，然后进行真空脱泡处理，浆料细度＜20μm，粘度3-5～4-5万mPa.s
本发明优点是：
本发明所述浆料能够同硅基材充分形成太阳能电池所要求的背面电场效果(BSF)，具有开路电压和光电转换效率高、导电性良好、接触电阻低、硅基片弯曲小、对硅基片附着牢固的特点，铝电极膜表面光滑、不起泡、不掉灰、不起铝珠、在电极厚度降低的情况下，能保持高的电性能，太阳能电池的转换效率也不受影响。特别适合厚度小于200μm的硅基片使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
1)太阳能电池电极形成浆料用铝粉A
将质量百分比1％的平均粒径为0.91μm球状铝粉与95％的平均粒径为6.12μm的球状铝粉均匀混合，制造太阳能电池电极形成浆料用铝粉A，铝粉纯度＞99.97％。
2)有机载体B
按照质量百分比乙基纤维素2.5％，树脂2％，松油醇60％，二乙二醇甲醚20％，丁基卡必醇醋酸酯14.5％，卵磷脂1％混合，加热到70-90度，使纤维素和树脂完全溶解，形成透明有机载体B。
3)玻璃粉C
B2O3-SiO2-PbO系列玻璃粉，平均细度3.9μm，软化点500℃。
按质量百分比取太阳能电池电极形成浆料用铝粉A 72.5％，有机载体B25％，玻璃粉C 1.5％，以及触变剂0.5％，分散剂0.5％加入搅拌机中混合成预备物料，然后用三辊研磨机混炼成细度小于20μm，粘度3.5～4.5万mPas的电极形成用浆料。
实施例2
1)太阳能电池电极形成浆料用铝粉D
将质量百分比8％的平均粒径为1.63μm球状铝粉与46％的平均粒径为4.18μm的球状铝粉，46％的平均粒径为6.12μm的球状铝粉均匀混合，制造太阳能电池电极形成浆料用铝粉D，铝粉纯度＞99.97％。
2)有机载体E
按照质量百分比乙基纤维素2.5％，树脂2％，松油醇60％，二乙二醇甲醚20％，丁基卡必醇醋酸酯14.5％，卵磷脂1％混合，加热到70-90度，使纤维素和树脂完全溶解，形成透明有机载体F。
3)玻璃粉G
B2O3-SiO2-PbO系列玻璃粉，平均细度3.9μm，软化点500℃。
按质量百分比取太阳能电池电极形成浆料用铝粉D 72.5％，有机载体E25％，玻璃粉G 1.5％，触变剂0.5％，分散剂0.5％加入搅拌机中混合成预备物料，然后用三辊研磨机混炼成细度小于20μm，粘度3.5～4.5万mPas的电极形成用浆料。
比较例1
采用平均粒径6.12μm的球状铝粉，其余浆料各成分以及制备方法同实施例1。
将上述所得电极形成用浆料通过丝网印刷，在规格125mmx125mm两面制绒的单晶硅基片(厚度约180微米)上形成电极薄膜，在生产线上进行试用，印刷厚度为每片用浆料0.7g，进隧道炉烘干，温度200℃。烘干后铝膜电极无脱落现象，然后换另一面印刷正面银浆，烘干后进隧道炉烧结，峰值温度850℃，出炉后测量电性能、基片弯曲度、电极附着性以及外观。测定的各项性能平均值如表1所示。
表1
| 表面情况 | 下弯 | IscA | VocV | FF | 效率％ | |
| 实施例1 | 良好 | ＜1mm | 5.45 | 0.612 | 0.75 | 16.68 |
| 实施例2 | 良好 | ＜1mm | 5.42 | 0.613 | 0.75 | 16.79 |
| 比较例1 | 良好 | ＜1mm | 5.20 | 0.606 | 0.76 | 16.23 |
如表1所示，同不采用平均粒度小于2微米的铝粉的太阳能电池形成用铝浆料的性能对比可以发现，本发明的实施例1～2中电极表面状况良好，弯曲度非常低，电性能更加优越。尤其是采用两种以上种平均粒径铝粉混合形成的太阳能电池电极形成用浆料，体现了良好的电性能和机械性能。
本发明所述浆料能够同硅基材充分形成太阳能电池所要求的背面电场效果，具有导电性良好、接触电阻低、对硅基片附着牢固、硅基片弯曲小、太阳能电池的开路电压和光电转换效率高的特点。
Claims (9)
1.一种太阳能电池电极形成用浆料，所述浆料的组成包括：质量百分比65～75％的铝粉、20～30％的有机载体、0.2～6％的无机玻璃粉、以及0.5～1％的功能添加剂，其特征在于：所述铝粉包括平均粒径规格不同的至少两种，其中一种的平均粒径小于2μm且占铝粉质量百分比1～10％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：其它的铝粉平均粒径为2～10μm且占铝粉质量百分比90～99％。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述其它的铝粉为平均粒径为单一规格的一种。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述其它的铝粉为平均粒径分别是不同规格的多种铝粉的混合物。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述有机载体由聚合物和有机溶剂混合而成。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述聚合物可采用乙基纤维素、丙烯酸树脂、硝基纤维素、酚醛树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述有机溶剂可采用松油醇、卡必醇、柠檬酸三丁酯、卵磷脂、二乙二醇乙醚中的一种或多种混合。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述玻璃粉是由B2O3-SiO2-PbO系列玻璃、无铅Bi2O3-SiO2-ZnO-B2O3系列玻璃中的至少一种、以及氧化物添加剂构成，所述氧化物添加剂为MgO、CaO、V2O5、ZnO中的一种或多种。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池电极形成用浆料，其特征在于：所述功能添加剂由表面活性剂、触变剂、烧结促进剂、粘网防止剂、分散剂以及消泡剂中的一种或多种构成。
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