CN102262917A

CN102262917A - 一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料及其制备方法

Info

Publication number: CN102262917A
Application number: CN 201110201715
Authority: CN
Inventors: 陈春锦
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为0.5-3％的无铅玻璃粉、65～80％的球型铝粉、1～10％的片状铝粉、0.2～2％的无机氧化物、10％～20％的有机载体、3％～12％的溶剂和0.2％～2％的助剂组成。采用本发明可以降低电池片翘曲度、提高电池转化效率。

Description

一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池用背面铝浆及其制备方法。

背景技术

21世纪对能源的需求越来越重视，能够提供足够的能源直接关系到我们的生活质量。在未来的十年内，PV行业还将创造数以千计的直接或间接的工作岗位。PV的优势：太阳能取之不尽；PV系统易安装维护；可以和其它能源一起利用；PV安全，不产生热及废物。实现起来没有障碍，当产出的电力超过消耗的话，可以将这部分电力输送给电网或者存储起来。因为太阳的位置和环境的变化导致PV系统的效率也在变化，这就要求使用者考虑到这一点有效的利用太阳能。以上这些优势使得太阳能的利用越来越受到重视，加上人们环保意识的增强。PV要想普及成本必须下降，达到现如今利用能源的成本。从1970年以来PV就被认为是地球的能量来源，研究的重点是改善性能、降低成本、增强稳定性。这依然是今天的目标，美国和欧洲的PV规划设定的目标是利用晶体硅太阳能电池将发电成本降到1美元每瓦。

随着晶体硅太阳能电池的主要原料晶体硅的价格居高不下，为了有效降低晶体硅太阳能电池的发电成本，需要我们提高晶体硅的使用效率，目前广泛采用降低硅片厚度的方法提高晶体硅的使用效率，现一般使用原始厚度180±20μm的晶体硅片制作太阳能电池。提高晶体硅太阳能电池的转换效率同样降低了晶体硅太阳能电池的成本。

铝背场浆料是制造晶体硅太阳能电池的一种重要原料，能显著提高电池片的转换效率。随着硅片厚度的不断降低，电池片的翘曲度逐渐增大。我们需要不断提高铝浆的性能，来进一步提高电池片的转换效率，降低电池片的翘曲度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电池片翘曲度低、电池转化效率高的晶体硅太阳能电池用背面铝浆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为0.5-3％的无铅玻璃粉、65～80％的球型铝粉、1～10％的片状铝粉、0.2～2％的无机氧化物、10％～20％的有机载体、3％～12％的溶剂和0.2％～2％的助剂组成。

进一步的，所述无铅玻璃粉由重量百分比为20％～40％的SiO₂、35％～50％的Bi₂O₃、4％～10％的Na₂O、2％～20％的B₂O₃、1％～5％的SrO、2％～10％的ZnO、及2％～5％的Al₂O₃组成。

进一步的，所述无机氧化物为Bi₂O₃、B₂O₅、SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、B₂O₃、NiO、ZnO、SrO、TiO2、GaO中的一种或几种。

进一步的，所述有机载体为重量百分比为5％～30％的乙基纤维素树脂加入到70％～95％的溶剂的混合液，所述溶剂为柠檬酸正三丁酯、丁基卡必醇醋酸脂、松油醇的一种或几种的混合溶液。

进一步的，所述助剂由重量百分比为0.1％-1％的增塑剂和重量百分比为0.1％-1％的分散剂组成，其中增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁脂、己二酸二辛酯的一种或几种；分散剂为毕克化学BYK-110、BYK-111中的一种或两种。

本发明还提供一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料的制备方法，所述的方法按照以下步骤进行：

步骤1)：制备无铅玻璃粉：

按重量百分比称量SiO₂ 20％～40％、Bi₂O₃ 30％～50％、Na₂O 4％～10％、B₂O₃ 2％～20％、SrO 1％～5％、ZnO 2％～10％、Al₂O₃ 2％～5％，各组分重量总量百分比之和为100％；将上述原料混合均匀、热熔、冷却、粉碎、球磨、干燥、过筛制得，其平均粒径范围0.5μm～1.5μm。

步骤2)：制备有机载体

将乙基纤维素树脂按重量百分比5％～30％加入到70％～95％柠檬酸正三丁酯、丁基卡必醇醋酸脂、松油醇中的一种或其混合溶液中，在恒温水槽、温度75℃～95℃中溶解完全，在250～325目筛网过滤得有机载体。

步骤3)：制备桨料

将无铅玻璃粉按重量百分比的0.5％～3％、球型铝粉65％～80％、片状铝粉1～10％、无机氧化物按重量百分比的0.2～2％、载体按重量百分比的10％～20％、溶剂按重量百分比的3％～15％、增塑剂0.1％～2％、分散剂0.1～1％，将它们在行星式或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至15um以下，最后在250～325目筛网中过滤即得。

本发明通过合适的玻璃体系、铝粉、无机氧化物改善烧结后铝浆与硅片的接触电阻、电池片翘曲和电池转化效率低的问题，通过合适的助剂、有机载体和溶剂调节了产品的粘度、印刷性，从而改善印刷时可能出现的堵网和干网现象。采用本发明制备的用于丝网印刷的环保型晶体硅基太阳能电池用背铝浆料，该浆料具有优异的印刷性，烧结后与硅片形成良好的欧姆接触，硅片背面不产生铝珠，电池片翘曲度低，电池转化效率高。

具体实施方式：

实施例1

晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为3％的无铅玻璃粉、65％的球型铝粉、5％的片状铝粉、0.2％的B₂O₅、20％的有机载体、5.8％的松油醇溶剂、0.6％的邻苯二甲酸二辛脂和0.4％的BYK-110组成。

所述无铅玻璃粉由重量百分比为20％的SiO₂、40％的Bi₂O₃、4％的Na₂O、20％的B₂O₃、5％的SrO、8％的ZnO、及3％的Al₂O₃组成。

所述有机载体为重量百分比为5％的乙基纤维素树脂加入到95％的松油醇溶剂的混合液。

本实施例中晶体硅太阳能电池用背铝浆料的制备方法，按照以下步骤进行：

1)无铅玻璃粉的制备：将SiO₂ 20％、Bi₂O₃ 40％、Na₂O 4％、B₂O₃ 20％、SrO 5％、ZnO 8％、Al₂O₃ 3％按重量百分比混合均匀后，在1200℃下熔化，保温2小时后，将玻璃粉冷切，球磨48小时，经过400目筛网过滤后备用。

2)有机载体的制备：按重量百分比将5％的乙基纤维素树脂加入到95％的松油醇中，在恒温水浴中加热到75℃～95℃至完全溶解，250目过滤。

3)浆料的制备：按重量百分比将上述3％的玻璃粉、65％的球型铝粉、5％片状铝粉、0.2％的B₂O₃、20％的有机载体、5.8％的松油醇溶剂、0.6％的邻苯二甲酸二辛脂、0.4％的BYK-111，将它们在行星式或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至15um以下，最后在250目筛网中过滤。

所制得的浆料的粘度为60kcps。将该浆料使用丝网印刷于条形硅片表面，测其方阻为26mΩ/□；在125*125单晶硅片(180±20um)印刷，经烘干、烧结后测试其电性能数据：开路电压624mv，转化效率17.0％。

实施例2

晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为0.5％的无铅玻璃粉、80％的球型铝粉、1％的片状铝粉、0.8％的ZrO₂、10％的有机载体、6.5％的柠檬酸正三丁酯溶剂、0.2％的邻苯二甲酸二辛脂和1％的BYK-110组成。

所述无铅玻璃粉由重量百分比为35％的SiO₂、50％的Bi₂O₃、5％的Na₂O、2％的B₂O₃、3％的SrO、2％的ZnO、及3％的Al₂O₃组成。

所述有机载体为重量百分比为10％的乙基纤维素树脂加入到90％的柠檬酸正三丁酯溶剂的混合液。

1)无铅玻璃粉的制备：将SiO₂ 40％、Bi₂O₃ 35％、Na₂O 10％、B₂O₃10％、SrO 1％、ZnO 2％、Al₂O₃ 2％按重量百分比混合均匀后，在1210℃下熔化，保温2小时后，将玻璃粉冷切，球磨48小时，经过400目筛网过滤后备用；

2)有机载体的制备：按重量百分比将10％的乙基纤维素树脂加入到90％的柠檬酸正三丁酯中，在恒温水浴中加热到75℃～95℃至完全溶解，325目过滤；

3)浆料的制备：按重量百分比将上述0.5％的玻璃粉、80％的球型铝粉、1％片状铝粉、0.8％的ZrO₂、10％的有机载体、6.5％的柠檬酸正三丁酯、0.2％的邻苯二甲酸二辛脂、1％的BYK-110，将它们在行星式或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至15um以下，最后在325目筛网中过滤制得浆料。

所制得的浆料的粘度为65kcps。将该浆料使用丝网印刷于条形硅片表面，测其方阻为30mΩ/□；在125*125单晶硅片(180±20um)印刷，经烘干、烧结后测试其电性能数据：开路电压628mv，转化效率17.6％。

实施例3

晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为1％的无铅玻璃粉、70％的球型铝粉、10％的片状铝粉、0.8％的NiO、14.4％的有机载体、3％的丁基卡必醇醋酸脂、0.6％的邻苯二甲酸二辛脂和0.2％的BYK-110组成。

所述有机载体为重量百分比为30％的乙基纤维素树脂加入到70％的丁基卡必醇醋酸脂溶剂的混合液。

1)环保型玻璃粉的制备：将SiO₂ 35％、Bi₂O₃ 50％、Na₂O 5％、B₂O₃2％、SrO 3％、ZnO 2％、Al₂O₃ 3％按重量百分比混合均匀后，在1170℃下熔化，保温2小时后，将玻璃粉冷切，球磨48小时，经过325目筛网过滤后备用；

2)有机载体的制备：按重量百分比将30％的乙基纤维素树脂加入到70％的丁基卡必醇醋酸脂中，在恒温水浴中加热到75℃～95℃至完全溶解，325目过滤；

3)浆料的制备：按重量百分比将上述1％的玻璃粉、70％的球型铝粉、10％片状铝粉、0.8％的NiO、14.1％的有机载体、3％的丁基卡必醇醋酸脂、0.6％的邻苯二甲酸二辛脂、0.2％的BYK-111和0.3％的BYK-110，将它们在行星式或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至15um以下，最后在250目筛网中过滤制得浆料。

制得的浆料的粘度为60kcps。将该浆料使用丝网印刷于条形硅片表面，测其方阻为32mΩ/□；在125*125单晶硅片(180±20um)印刷，经烘干、烧结后测试其电性能数据：开路电压627mv，转化效率17.8％。

实施例4

晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其原料由重量百分比为2％的无铅玻璃粉、73％的球型铝粉、7％的片状铝粉、2％的ZnO、10％的有机载体、2％的松油醇和3％的柠檬酸正三丁酯溶剂、0.2％的邻苯二甲酸二辛脂、0.2的邻苯二甲酸二丁脂和0.6％的BYK-110组成。

所述无铅玻璃粉由重量百分比为24％的SiO₂、43％的Bi₂O₃、5％的Na₂O、10％的B₂O₃、3％的SrO、10％的ZnO、及5％的Al₂O₃组成。

所述有机载体为重量百分比为15％的乙基纤维素树脂加入到60％的松油醇和25％的柠檬酸正三丁酯溶剂的混合液。

1)无铅玻璃粉的制备：将SiO₂ 24％、Bi₂O₃ 43％、Na₂O 5％、B₂O₃ 10％、SrO 3％、ZnO 10％、Al₂O₃ 5％按重量百分比混合均匀后，在1140℃下熔化，保温2小时后，将玻璃粉冷切，球磨48小时，经过325目筛网过滤后备用；

2)有机载体的制备：按重量百分比将15％的乙基纤维素树脂加入到60％的松油醇和25％的柠檬酸正三丁酯中，在恒温水浴中加热到75℃～95℃至完全溶解，325目过滤；

3)浆料的制备：按重量百分比将上述2％的玻璃粉、73％的球型铝粉、7％片状铝粉、2％的ZnO、10％的有机载体、2％的松油醇和3％的柠檬酸正三丁酯、0.2％的邻苯二甲酸二辛脂和0.2的邻苯二甲酸二丁脂、0.6％的BYK-110，将它们在行星式或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至15um以下，最后在250目筛网中过滤制得浆料。

制得的浆料粘度为58kcps。将该浆料使用丝网印刷于条形硅片表面，测其方阻为36mΩ/□；在125*125单晶硅片(180±20um)印刷，经烘干、烧结后测试其电性能数据：开路电压624mv，转化效率17.5％。

Claims

1.一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其特征在于：该浆料的原料由重量百分比为0.5-3％的无铅玻璃粉、65～80％的球型铝粉、1～10％的片状铝粉、0.2～2％的无机氧化物、10％～20％的有机载体、3％～12％的溶剂和0.2％～2％的助剂组成。

2.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其特征在于：所述无铅玻璃粉由重量百分比为20％～40％的SiO₂、35％～50％的Bi₂O₃、4％～10％的Na₂O、2％～20％的B₂O₃、1％～5％的SrO、2％～10％的ZnO、及2％～5％的Al₂O₃组成。

3.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其特征在于：所述无机氧化物为Bi₂O₃、B₂O₅、SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、B₂O₃、NiO、ZnO、SrO、TiO₂、GaO中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其特征在于：所述有机载体为重量百分比为5％～30％的乙基纤维素树脂加入到70％～95％的溶剂的混合液，所述溶剂为柠檬酸正三丁酯、丁基卡必醇醋酸脂、松油醇的一种或几种的混合溶液。

5.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料，其特征在于：所述助剂由重量百分比为0.1％-1％的增塑剂和重量百分比为0.1％-1％的分散剂组成，其中增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁脂、己二酸二辛酯的一种或几种；分散剂为毕克化学BYK-110、BYK-111中的一种或两种。

6.一种晶体硅太阳能电池用背铝浆料的制备方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：

步骤1)：制备无铅玻璃粉：

按重量百分比称量SiO₂ 20％～40％、Bi₂O₃ 30％～50％、Na₂O 4％～10％、B₂O₃ 2％～20％、SrO 1％～5％、ZnO 2％～10％、Al₂O₃ 2％～5％，各组分重量总量百分比之和为100％；混合均匀后，进行热熔、冷却、球磨，过筛制得；

步骤2)：制备有机载体

将乙基纤维素树脂按重量百分比5％～30％加入到70％～95％柠檬酸正三丁酯、丁基卡必醇醋酸脂、松油醇中的一种或其混合溶液中，在恒温水槽、温度75℃～95℃中溶解完全，在250～325目筛网过滤得有机载体；

步骤3)：制备桨料

7.如权利要求6所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中热熔的温度为1140℃-1200℃，球磨时间为48小时，过352-400目筛。

8.如权利要求6所述的晶体硅太阳能电池用背铝浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中过筛制得的无铅玻璃粉的平均粒径范围0.5μm～1.5μm。