CN102157220B - 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 - Google Patents
晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102157220B CN102157220B CN 201110051575 CN201110051575A CN102157220B CN 102157220 B CN102157220 B CN 102157220B CN 201110051575 CN201110051575 CN 201110051575 CN 201110051575 A CN201110051575 A CN 201110051575A CN 102157220 B CN102157220 B CN 102157220B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- paste
- solar battery
- slurry
- electrode
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆,符合新型高效太阳能电池制造工艺对Ag浆“高导、低杂、低腐蚀、低扩散、共烧成膜”的配套要求,在太阳能电池烧结曲线温度范围内,有效穿透PEVCD法制备的Si3N4减反射膜,并保护其功能;在电池的正硅面,到达的Ag与Si共晶合金化烧结,形成的金属化电极,实现AgSi欧姆接触;由烧结活化材料所实现的受控的有限活化的方法,有利于Ag扩散的减少,不破坏周边的Si3N4减反射膜,可阻止Ag浆中玻璃对硅面的浸蚀,防止Ag浆中复杂成分进入电池内部,扩大了快烧工艺的适应性;所述正栅电极Ag浆以其良好的电性能和工艺性能,可提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率,能稳定适用于高效太阳能电池产品的大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域中太阳能光伏技术相关的新材料制造,作为半导体技术应用的新发展,厚膜微电子技术中最重要的电子浆料制造,已成为太阳能电池制造工艺中必不可少的重要部分,尤其是本发明涉及晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆的制造技术。
技术背景
金属Ag以其优良的导电性,若能在太阳能电池正面实现欧姆接触,必将成为晶体硅太阳能电池正面栅线电极材料的首选。早在上世纪90年代,我国的科研单位(昆明贵金属研究所)就研制了用于单晶硅太阳能电池的上下电极Ag浆和背场AL浆,AL浆已在国内全面推广,Ag浆则无法追赶太阳能电池技术的快速发展。正面Ag浆技术壁垒较高,需掌握半导体、金属学、高分子材料、无机材料、纳米材料、电子信息材料多学科交叉的先进技术,正面Ag浆产品的开发尚未取得突破。
近年来,全球太阳能电池市场发展很快,我国的产量已占世界的40%,2009年达到2.6GW,2010年将超过6GW。但是,到目前为止,硅太阳能电池Ag浆的核心技术,紧紧掌握在美国杜邦(DuPont)、福禄(FERRO)、德国贺利氏(Hereans)、ECl公司以及加拿大Targrag五个公司手中。中国制造处于空白状态,国内所需Ag浆全部采用进口,太阳能电池Ag浆成为比高纯硅的对外依存度更高的材料,严重制约了我国光伏产业技术的发展。因Ag浆的高额垄断利润和价格,太阳电池的成本和价格居高不下,影响了太阳能电池在我国居民中的应用。
与晶体硅太阳能电池正面栅线电极Ag浆相关的专利有:中国专利CN200910094798.X,特征在于组分:60~90wt%的银粉、铝粉,三种配套使用的无铅、镉、汞的正(背)面电极银浆和背场铝浆;CN200710045534.6的太阳能电池正面电极用导电浆料,特征为:浆料含0.05~1%的添加剂,成分为TiO2粉或SnO2粉;CN200710097553.3的太阳能电池正面电极用导电浆料及其制备方法,特征为:所述添加剂选白五氯化磷和VIII族金属卤化物的一种或几种;CN200810025430的高粘度太阳能电池正面银浆及其制备方法,特征为组分:粒径0.2~2μm的银粉75~85%,铝硅酸铅铋玻璃2~10%,有机载体5.5~20%;CN200910060442.4的一种环保型太阳能电池正面栅线电极银导体浆料,特征为组分:银粉60~80%,所述的Ba-Zn-B无铅玻璃粘结剂1~10%,有机树脂2~15%,溶剂10~25%,改性剂1~8%,欧姆接触添加剂0.05~10%;CN201010022844.8太阳能电池背银浆料的制备,特征为:将含粘度为200cp的乙基纤维素,二乙二醇丁醚和松油醇的粘合剂,与片状银粉、玻璃粉混轧为背银浆。
当前,太阳能电池技术相当成熟,既便如此,晶体硅太阳能电池制造技术仍在更新中进步,电池浆料技术,必须跟踪由新材料、新工艺应用所带来的太阳能电池技术的新变化、新特点。例如:太阳能电池减反射膜,已经由后道工序变为前道工序,太阳能电池的印烧工艺,逐步由“三印两烧”过渡到共烧工艺,尤其是“等离子增强型化学气相沉积法”(PEVCD)制备Si3N4减反射膜,使硅太阳电池正面栅极Ag浆,失去了与电池硅片的接触,对新工艺没有适宜性、符合性的产品开发,都被挡在了太阳能电池生产的门外。
Si3N4膜厚约70nm,满足光学的薄膜干涉原理,使反射光大为减少,提高光利用率;PEVCD镀膜过程对硅面有钝化和修复作用,可提高硅片中载流子的迁移率;对后续的印烧工艺,它可以:(1)限制Ag扩散(2)阻止浆料中的玻璃腐蚀硅面(3)防止浆料复杂成分进入电池内部(4)Ag扩散减少,使后续快烧工艺的温度范围更宽,而且可调。PEVCD法沉积Si3N4减反射膜工艺,已成为发展最快的高效太阳能电池技术,硅太阳能电池正面栅极Ag浆的研制,在考虑破解Si3N4膜对Ag浆的封闭的同时必须利用和保护好Si3N4膜的功能。
发明的目的
正面栅线电极Ag浆,是晶体硅太阳能电池的重要材料,其质量和性能直接影响太阳能电池的光电转换效率。针对当前太阳能电池技术的特点,尤其是PEVCD法制备Si3N4减反射膜工艺对正面Ag浆技术的影响,并根据高效太阳能电池技术对正Ag浆的“高导、低杂、低腐蚀、低扩散、共烧成膜”等配套要求,精心设计和验证可控的Ag-Si电极形成技术,实现Ag栅厚膜导体与电池硅片正表面良好的欧姆接触,达到利用好Si3N4膜对太阳能电池有增益和保护功能的目的;采用性能良好的Ag粉及改性方法,以提高Ag栅电极的印烧精细度和高宽比;研制出晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆,以其良好的电性能和工艺性能,用于提高太阳能电池产品的质量和光电转换效率,能够稳定地适用于新型高效太阳能电池产品的大规模工业化生产。
发明的技术方案
实现真正的欧姆接触,是晶体硅太阳能电池正面栅线电极Ag浆获得突破的关键,用切实准确的技术手段,破解Si3N4减反射膜在电池正面对Ag浆的封闭,同时做到充分利用Si3N4膜对太阳能电池的增益和保护功能,是实现电池正硅面栅线厚膜电极Ag-Si欧姆接触的最佳途径;Ag栅电极的印烧精细度和高宽比对太阳能电池性能具有重要影响,采用性能良好的Ag粉及改性方法,是本发明提供的技术措施。
硅太阳能电池上用PEVCD法制备的氮化硅(Si3N4或氮化硅陶瓷)薄膜材料有一系列的优良性能,不仅能有效地减少入射光的反射,提高光利用效率,还因其是一种高强度、高硬 度、耐氧化、耐高温、耐腐蚀,并具有良好电绝缘性能的材料,为硅太阳电池正表面提供了坚实的保护,但后道工序的正表面Ag浆却因此受限。
本发明实施的技术手段是(根据发明特征):在正面栅线电极专用Ag浆中添加烧结活化材料,特别是该烧结活化材料中所含有的一种金属元素,是在太阳能电池烧结温度范围内唯一能够对Si3N4进行高温浸蚀的物质。该元素与Si在达到共晶合金温度时,共溶的界面提供了Ag的通道,由于两种元素互溶度很小(几乎不固溶),没有互溶和扩散对周边就没有腐蚀,Ag的通道仅限于两元素的接触界面,而且烧结时间短(1~3S),因此限制了Ag的扩散,也阻止了Ag浆中玻璃对硅面的浸蚀,防止了Ag浆中复杂成分的进入。在电池烧结温度内,进入的Ag与Si实现共晶合金化(830℃),形成Ag-Si金属化电极,栅电极Ag导体与硅片正面实现了良好的欧姆接触;本发明提供的具有适宜颗粒度和形态的性能良好的Ag粉以及Ag粉的改性方法,是提高栅线电极印烧精细度和高宽比的有效措施。
发明的特征
研制硅太阳能电池正面栅线电极Ag浆,关键在于实现电极烧结的欧姆接触,本发明提供了实现的方法和用料,这是本发明的重要特征;提高印烧精度的选料方法,也是本发明的特征。
本发明的特征1:在用Ag粉、烧结粘接剂和有机黏合剂制备的浆料中,为在硅面烧成Ag-Si欧姆接触,添加了晶体硅太阳能电池正面Ag栅电极专用的烧结活化材料,特别是这种烧结活化材料含有金属元素Mg,含量占浆料重量的100PPM~5%(wt),加人的Mg元素的存在形式包括:Mg的单质,例如超细Mg粉;含Mg的合金:例如Ag-Mg,Ag-Mg-Ni以及Mg-Pb,Mg-Sn,Mg-Zn,Mg-Ni系的二元及多元合金;Mg的金属化合物,例如含AgMg,Ag3Mg,Mg2Pb,Mg2Sn的材料,以及含所述各类的混合料、复合材料。
本发明的特征2:根据特征1所述浆料中采用的Ag粉,其特征在于Ag粉的粒度<15μm,d50为1~3μm,d10>0.1μm,d90<10μm。
本发明的特征3:根据特征2所述Ag粉的改性方法,其特征在于对Ag粉采用“加热退火处理”和轻度球磨,加热退火温度30~80℃,最好40~70℃,加热退火时间0.1~48H,最好10~24H;球磨强度为轻柔,表现为Ag粉不因磨球撞击发生“熔焊”,不因过磨产生>15μm的亮片,球磨时间0.1~72H,最好1~48H。
发明的优点
1.Ag、Mg金属具有相容性和共生性(Mg在Ag中的最大固溶度达32.1at%),Mg对厚膜Ag电极的成膜质量和导电性没有影响。
2.Mg-Si第一共晶温度637.6℃,可以溶蚀(或消减)Si3N4镀膜对Ag浆的隔离,为Ag在硅面的接触提供通道。因Mg、Si溶解度极小,对周边的Si3N4减反射膜不造成损害。
3.同理:没有Mg、Si的互溶扩散,通道窄,烧结时间短(1~3S),限制了Ag的扩散。
4.同理:阻止了Ag浆中玻璃对Si面的浸蚀。
5.同理:阻止了Ag浆中复杂成分进入电池内部。
6.在电池烧结工艺的温度范围,进入的Ag与Si共晶合金化,生成AgSi金属化电极,Ag栅厚膜电极与太阳电池硅片正面(N-)形成欧姆接触。
7.鉴于Ag扩散的减少,后续的快烧工艺可以有更宽的温度范围进行调整,因此该Ag浆的工艺适应性好。
8.本发明选定的Ag粉,其颗粒度和形态为栅线Ag电极的烧成,提供了空间堆砌和覆盖的便利,Ag粉的性能和改性方法,是提高印烧精细度和高宽比的有效方法。
9.该Ag浆有优良的电性能和工艺性能,有利于提高硅太阳能电池的光电转换效率。
10.能稳定地适用于高效太阳能电池产品的大规模工业化制造。
实施例
用三辊轧机混轧专用于晶体硅太阳能电池正面栅线电极的Ag浆200g,组分:经退火和片状化处理(球磨12H)的Ag粉(d50=3μm)70~90%(wt),70~90%(wt),玻璃粉5~10%(wt),以乙基纤维素为载体材料的有机粘合剂5~15%(wt),各成分之和为100%(wt),在太阳电池实验线上与背场AI浆、背Ag浆印烧1片检测。结果为:Isc5.271457,Voc0.6276,Imax4.868121,Vmax0.508309,Pmax2.47451,Rsh11.09586,Rs0.013263,FF0.747156,Eff0.166566,Temp22.20232,EnvTemp22.20232(多晶125mm片)。
技术文献
[俄]H.П.梁基谢夫主编,郭青蔚等译,金属二元系相图手册,化学工业出版社,2009年1月出版
Claims (2)
1.晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆,其特征在于:在用Ag粉、烧结粘接剂和有机黏合剂制备的浆料中,为在硅面烧成Ag-Si欧姆接触,添加了晶体硅太阳能电池正面Ag栅电极专用的烧结活化材料,这种烧结活化材料含有金属元素Mg,添加在Ag浆中的金属Mg含量占浆料重量的0.01%~5%,加入的Mg元素的存在形式包括含Mg的合金,包括Ag-Mg,Mg-Pb,Mg-Sn,Mg-Zn,Mg-Ni系的合金;Mg的金属化合物,包括含Ag Mg,Ag3Mg,Mg2Pb,Mg2Sn的材料,以及含所述材料的混合料、复合材料。
2.根据权利要求1,在所述的晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆中所用的Ag粉,其特征在于:Ag粉的粒度<15μm,其中:d50为1~3μm,d10>0.1μm,d90<10μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110051575 CN102157220B (zh) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110051575 CN102157220B (zh) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102157220A CN102157220A (zh) | 2011-08-17 |
CN102157220B true CN102157220B (zh) | 2013-09-18 |
Family
ID=44438649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110051575 Expired - Fee Related CN102157220B (zh) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102157220B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102280161B (zh) * | 2011-08-18 | 2013-08-28 | 陈晓东 | 一种晶硅太阳能电池正面电极用导电浆料及其制备方法 |
RU2496166C1 (ru) * | 2012-02-02 | 2013-10-20 | Закрытое акционерное общество "Монокристалл" (ЗАО "Монокристалл") | Токопроводящая серебряная паста для тыльного электрода солнечного элемента |
JP2013183030A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Panasonic Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
JP5985216B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2016-09-06 | 三井金属鉱業株式会社 | 銀粉 |
CN103578598B (zh) * | 2012-07-28 | 2016-01-13 | 比亚迪股份有限公司 | 晶体硅se太阳电池向光面种子层浆料及其制备方法、晶体硅se太阳电池片及其制备方法 |
EP2787510B1 (en) * | 2013-04-02 | 2018-05-30 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Particles comprising Al, Si and Mg in electro-conductive pastes and solar cell preparation |
RU2568421C1 (ru) * | 2014-07-25 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет", (НИУ "БелГУ") | СОЛНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ СМЕШАННЫЙ АМОРФНЫЙ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ НИТРИД КРЕМНИЯ - КРЕМНИЙ p-ТИПА |
CN104465804A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-03-25 | 华东师范大学 | 一种可提高太阳能电池效率和稳定性的合金电极 |
CN106887273B (zh) * | 2017-03-20 | 2019-01-08 | 北京市合众创能光电技术有限公司 | Perc晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1736636A (zh) * | 2005-09-12 | 2006-02-22 | 昆明理工恒达科技有限公司 | 低松比片状银粉的制备方法 |
CN101292363A (zh) * | 2005-10-20 | 2008-10-22 | 东洋铝株式会社 | 膏组合物和使用了它的太阳电池元件 |
CN101432890A (zh) * | 2006-04-25 | 2009-05-13 | 夏普株式会社 | 太阳电池电极用导电胶 |
CN101546790A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 中山大学 | 一种利用激光诱导铝热反应制备太阳电池背面点接触电极的方法 |
CN101785113A (zh) * | 2007-08-29 | 2010-07-21 | 费罗公司 | 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090266409A1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-10-29 | E.I.Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices |
-
2011
- 2011-02-28 CN CN 201110051575 patent/CN102157220B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1736636A (zh) * | 2005-09-12 | 2006-02-22 | 昆明理工恒达科技有限公司 | 低松比片状银粉的制备方法 |
CN101292363A (zh) * | 2005-10-20 | 2008-10-22 | 东洋铝株式会社 | 膏组合物和使用了它的太阳电池元件 |
CN101432890A (zh) * | 2006-04-25 | 2009-05-13 | 夏普株式会社 | 太阳电池电极用导电胶 |
CN101785113A (zh) * | 2007-08-29 | 2010-07-21 | 费罗公司 | 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏 |
CN101546790A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 中山大学 | 一种利用激光诱导铝热反应制备太阳电池背面点接触电极的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102157220A (zh) | 2011-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102157220B (zh) | 晶体硅太阳能电池正面栅线电极专用Ag浆 | |
Zhang et al. | Design considerations for multi-terawatt scale manufacturing of existing and future photovoltaic technologies: challenges and opportunities related to silver, indium and bismuth consumption | |
TWI576861B (zh) | 導電鋁膠及其製造方法、太陽能電池及其模組 | |
CN100446277C (zh) | 硅太阳能电池背场铝导电浆料组成及制备方法 | |
CN103493148B (zh) | 导电性糊膏 | |
CN102603196B (zh) | 一种玻璃混合粉及其制备方法和含该玻璃混合粉的导电银浆 | |
CN102280161B (zh) | 一种晶硅太阳能电池正面电极用导电浆料及其制备方法 | |
CN102376380B (zh) | 铝浆料和使用其的太阳能电池 | |
CN102324267A (zh) | 高光电转化效率晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法 | |
CN109294290B (zh) | 一种高性能环保型高反射涂层材料及其制备方法和应用 | |
CN106935309B (zh) | 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆及其制备方法 | |
CN106558650A (zh) | 一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法 | |
CN101345263A (zh) | 太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法 | |
CN102592704B (zh) | 一种用于太阳能电池的铝浆及其制备方法 | |
CN104269452A (zh) | 硅基薄膜材料的钙钛矿太阳电池及其制备方法 | |
CN102592703A (zh) | 一种太阳能电池背面电极用银导体浆料 | |
SG190520A1 (en) | Thick film conductive composition and use thereof | |
Singh et al. | The progression of silicon technology acting as substratum for the betterment of future photovoltaics | |
CN102544177B (zh) | 用于太阳电池的等离子体激元增强上转换器及其制备方法 | |
CN102483968A (zh) | 导电性糊剂、半导体装置用电极、半导体装置和半导体装置的制造方法 | |
CN103000256A (zh) | 一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料 | |
CN103000254B (zh) | 一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料 | |
CN105174728A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池正银浆料用玻璃粉及其制备方法 | |
Lin et al. | Development of metal-recycling technology in waste crystalline-silicon solar cells | |
JP2014207312A (ja) | 太陽電池セル用導電性ペースト、太陽電池セルの製造方法、太陽電池モジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130918 Termination date: 20190228 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |