CN102709394A - 太阳能电池正面电极栅线的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，电池正面电极栅线由第一浆料层、位于此第一浆料层上表面的第二浆料层组成；将第一浆料、第二浆料分别装入与下喷嘴、上喷嘴相连接的容器，所述下喷嘴与上喷嘴紧贴地并行设置且下喷嘴位于上喷嘴上侧面；所述下喷嘴喷涂压力为0.5MPa，所述上喷嘴喷涂压力为0.65MPa，下喷嘴和上喷嘴行进速度为125mm/s；所述第一浆料由有机载体、银粉、玻璃粉、欧姆接触添加剂组成；所述第二浆料由有机载体、银粉、玻璃粉、金属相粘结剂份组成。本发明能制备高宽比的太阳能电池正面电极并解决了定位精度问题；其次，可以满足对电极形状和导电能力的要求，可避免在加工过程中施加在硅片上的压力导致硅片碎裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，属于太阳能电池制备技术领域。
背景技术
太阳能电池是具有“光伏效应”的半导体器件，该器件的PN结被光照后产生电压，即光能产生电能的过程，那么，根据上述原理，最关键的是必须有连通回路把电能形成电流，才能使用。因此在太阳能电池的表面制备电极引出电流，就非常重要。目前，产业化的方案是分别在太阳能电池的两面印刷浆料做成电极，其中一种是用于太阳能电池背面的铝或铝/银电极；另一种是用于太阳能电池受光面（正面）的银电极，相较于太阳能电池的性能，其正面电极的要求非常高，因为它会直接影响太阳能电池的转换效率（关键性能）。一般来讲，正面电极栅线必须具备以下条件：具有低的接触电阻和体电阻，电极的高宽比要大，减少对阳光吸收的影响。目前制备正面电极栅线的主要方法为丝网印刷工艺。丝网印刷工艺作为一种早已成熟的工艺方法应用于太阳能光伏电池的制造，但是，采用丝网印刷工艺还有一个缺陷，就是难以获得高宽比很大的电极栅线，一般来说，丝网印刷工艺制作的电极栅线的高宽比小于0.3，这都是因为浆料的粘度、印刷压力、丝网厚度等因素的制约。与此同时，目前丝网印刷主要采用一次印刷技术，因而所采用的浆料既要满足电极对接触界面的要求的同时还要满足对电极形状和导电能力的要求。因而目前的浆料只能寻求两者之间的平衡。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，此制备工艺能制备高宽比的太阳能电池正面电极并解决了定位精度问题；其次，可以满足对电极形状和导电能力的要求，可避免在加工过程中施加在硅片上的压力导致硅片碎裂。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，所述电池正面电极栅线由第一浆料层（A）、位于此第一浆料层（A）上表面的第二浆料层（B）组成；
将第一浆料（A）、第二浆料（B）分别装入与下喷嘴、上喷嘴相连接的容器，所述下喷嘴与上喷嘴紧贴地并行设置且上喷嘴位于下喷嘴上侧面；所述下喷嘴喷涂压力为0.5MPa，所述上喷嘴喷涂压力为0.65MPa，下喷嘴和上喷嘴行进速度为125mm/s；电池正面电极栅线烘干温度140~160℃，烘干时间14~16分钟；
所述第一浆料（A）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 23份，
银粉 70份，
玻璃粉 5份，
欧姆接触添加剂 2份，
所述第一浆料（A）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照55：30：10：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述第二浆料（B）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 10份，
银粉 85份，
玻璃粉 1份，
金属相粘结剂 4份，
所述第二浆料（B）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照53：28：14：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述银粉的粒径为0.01~10μm；
所述玻璃粉为硼-硅-铅、铋-硅-锑、铋-硅-锌、铋-硅-铅体系中的任意一种。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1、上述方案中，所述电池正面电极栅线宽度为40~80μm，高度为20~40μm；其中，所述第一浆料层A宽度为40~80μm，高度为5~10μm；所述第二浆料层B宽度为40~80μm，高度为15~30μm。
2、上述方案中，所述第一浆料（A）经搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得；所述第二浆料（B）的配置搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得。
3、上述方案中，所述下喷嘴最低处离太阳能电池0.1mm~5mm。
4、上述方案中，所述电池正面电极栅线烘干温度150~300℃，所述烘干时间15分钟。
5、上述方案中，所述玻璃粉软化点应为350~550℃，同时，其粒径为0.05~2μm。
6、上述方案中，所述银粉的粒径为0.05~2μm。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明采用特定配方和工艺的第一浆料主要满足对接触界面的要求，采用特定配方和工艺的第二浆料叠加在第一浆料层上表面主要用来满足对电极形状和导电能力的要求；其次，将第一浆料（A）、第二浆料（B）分别装入与下喷嘴、上喷嘴相连接的容器，所述下喷嘴与上喷嘴紧贴地并行设置且下喷嘴位于上喷嘴上侧面，一次喷涂两种浆料，所述下喷嘴喷涂压力为0.5MPa，所述上喷嘴喷涂压力为0.65MPa，从而解决了第一浆料层和第二浆料层之间的定位精度。
2、本发明采用特定的组分配方及其第一浆料层和第二浆料层搭配组合， 有机载体和烧结时起烧透减反层和粘结作用的无机载体，银微粉作为导电体。特定的无机载体和有机载体组合低熔点玻璃微粉和起助烧作用的金属氧化物组成，改善了减反层的烧透能力和电极对电池基片的结合力，无机载体对接触电阻的降低也起非常关键的作用。
3、本发明采用两个喷头的喷嘴装置，一次喷涂两种浆料，在硅片上连续喷涂正面电极栅线，下喷嘴喷涂的第一浆料为了增强正面电极栅线与硅片的欧姆接触，降低接触电阻；下喷嘴喷涂的第二浆料为了增强正面电极栅线的导电率，降低电极栅线的体电阻。第一浆料和第二浆料经过烘干烧结以后形成合一的正面电极金属栅线。最终形成的正面电极金属栅线不仅和硅片有良好的接触，而且电极金属栅线本身还具有良好的导电性能，且能获得的金属栅线的高宽比大于0.3。
附图说明
附图1为本发明制备工艺喷头固定时的示意图；
附图2为本发明制备工艺硅片固定时的示意图；
附图3为本发明电池正面的结构示意图。
以上附图中：1、第一浆料层；2、第二浆料层；3、上喷嘴；4、下喷嘴；5、电池。
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1-5：一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，如附图1-3所示，所述电池正面电极栅线由第一浆料层1、位于此第一浆料层1上表面的第二浆料层2组成；
将第一浆料（A）、第二浆料（B）分别装入与下喷嘴4、上喷嘴3相连接的容器，所述下喷嘴4与上喷嘴紧3贴地并行设置且上喷嘴3位于下喷嘴4上侧面；所述下喷嘴4喷涂压力为0.5MPa，所述上喷嘴3喷涂压力为0.65MPa，下喷嘴4和上喷嘴3行进速度为125mm/s；电池5正面电极栅线烘干温度140~160℃，烘干时间14~16分钟；
所述第一浆料（A）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 23份，
银粉 70份，
玻璃粉 5份，
欧姆接触添加剂 2份，
所述第一浆料（A）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照55：30：10：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述第二浆料（B）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 10份，
银粉 85份，
玻璃粉 1份，
金属相粘结剂 4份，
所述第二浆料（B）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照53：28：14：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述银粉粒径实施例1为2μm，实施例2为6μm，实施例3为9μm，实施例4为0.05μm，实施例5为2μm；
所述玻璃粉实施例1为硼-硅-铅，实施例2为铋-硅-锑，实施例3为铋-硅-锌，实施例4为铋-硅-铅，实施例5为铋-硅-铅。
所述电池正面电极栅线宽度，所述第一浆料层A和第二浆料层B尺寸如表1所示：
表1
上述第一浆料（A）经搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得；所述第二浆料（B）的配置搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得。
上述下喷嘴4最低处离太阳能电池0.1mm~5mm，实施例1为0.1mm，实施例2为1 mm，实施例3为2mm，实施例4为3.5mm，实施例5为5mm。
上述电池5正面电极栅线烘干温度中实施例1为50℃、实施例2为100℃、实施例3为200℃、实施例4为300℃、实施例5为250℃，所述烘干时间15分钟。
上述玻璃粉软化点应为350~550℃，同时，其粒径为所述银粉粒径实施例1为0.05μm，实施例2为0.02μm，实施例3为1μm，实施例4为1.5μm，实施例5为2μm。
上述实施例进一步阐述如下。
将喷头置于硅片电池的上方，其下喷嘴的最低处离硅片0.1mm~5mm。将第一浆料A装入和下喷嘴相连的容器，电路气路A控制下喷嘴的喷涂时间和喷涂压力。将浆料B装入和上喷嘴相连的容器，电路气路B控制上喷嘴的喷涂时间和喷涂压力。通过电路气路A和B的分别控制，将第一浆料A和第二浆料B均匀的喷涂在硅片上，通过硅片固定，喷头直线移动或是喷头固定，硅片直线移动（如说明书附图2）。最终第一浆料A和第二浆料B在硅片上形成笔直的电极栅线。
将上述制得的电极栅线在烘干炉内烘干，烘干温度120℃或140℃或160℃或180℃，烘干时间10分钟至30分钟。将硅片旋转90度，使用另外一个喷头喷涂汇流电极栅线或是丝网印刷汇流电极栅线，重复上述烘干工艺，放入烧结炉中烧结形成太阳能电池正面电极栅线（如说明书附图3）。
使用太阳能电池测试器（NCT-M）测试串联电阻（Rs：mΩ·cm2），采用100倍的放大镜测试电极栅线的宽度和高度。
喷嘴参数的调试
将第一浆料A和第二浆料B分别装入和下喷嘴、上喷嘴相连的容器，调节喷头的位置。利用电路气路A调节下喷嘴喷涂压力至0.5MPa，喷涂时间1秒，喷头移动速度为125mm/秒，单独在125mm的单晶硅片上喷涂浆料A，在硅片上喷涂出浆料A的电极栅线。利用100倍的显微镜测试该浆料的电极栅线宽度为40~80μm，利用台阶仪测试浆料A的湿膜厚度为8~10μm。利用电路气路B调节上喷嘴喷涂压力至0.65MPa，喷涂时间1秒，喷头移动速度为125mm/秒，单独在125mm的单晶硅片上喷涂浆料B，在硅片上喷涂出浆料B的电极栅线。利用100倍的显微镜测试该浆料的电极栅线宽度为40~80μm，利用台阶仪测试浆料的湿膜厚度为40~60μm。
电极栅线的制作
调节电路气路A将下喷嘴的压力调节至0.5MPa，喷涂时间1秒；调节电路气路B将上喷嘴的压力调节至0.65MPa，喷涂时间1秒；设定喷头移动速度为125mm/秒，固定硅片，在硅片上喷涂出宽度为40~80μm，高度为45~65μm的电极栅线湿膜。将硅片沿垂直于栅线的方向移动2mm，重复上述喷涂过程，直至整个硅片上的电极栅线都喷涂完毕。将喷涂好电极栅线的硅片放进烘干炉内烘干，烘干温度150℃，烘干时间15分钟。将硅片旋转90度，使用另外一个喷头喷涂汇流电极栅线，重复上述烘干工艺，放入烧结炉中烧结形成太阳能电池正面电极栅线。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种太阳能电池正面电极栅线的制备工艺，其特征在于：所述电池正面电极栅线由第一浆料层（A）、位于此第一浆料层（A）上表面的第二浆料层（B）组成；
将第一浆料（A）、第二浆料（B）分别装入与下喷嘴、上喷嘴相连接的容器，所述下喷嘴与上喷嘴紧贴地并行设置且上喷嘴位于下喷嘴上侧面；所述下喷嘴喷涂压力为0.5MPa，所述上喷嘴喷涂压力为0.65MPa，下喷嘴和上喷嘴行进速度为125mm/s；电池正面电极栅线烘干温度140~160℃，烘干时间14~16分钟；
所述第一浆料（A）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 23份，
银粉 70份，
玻璃粉 5份，
欧姆接触添加剂 2份，
所述第一浆料（A）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照55：30：10：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述第二浆料（B）由下列重量份比例的组分组成：
有机载体 10份，
银粉 85份，
玻璃粉 1份，
金属相粘结剂 4份，
所述第二浆料（B）中有机载体由松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、余量按照53：28：14：5重量份比例加热至60℃，搅拌至少2小时混合形成；
所述银粉的粒径为0.01~10μm；
所述玻璃粉为硼-硅-铅、铋-硅-锑、铋-硅-锌、铋-硅-铅体系中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述电池正面电极栅线宽度为40~80μm，高度为20~40μm；其中，所述第一浆料层A宽度为40~80μm，高度为5~10μm；所述第二浆料层B宽度为40~80μm，高度为15~30μm。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述玻璃粉软化点应为350~550℃，同时，其粒径为0.05~2μm。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述第一浆料（A）经搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得；所述第二浆料（B）的配置搅拌后在三辊研磨机上研磨30分钟后获得。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述下喷嘴最低处离太阳能电池0.1mm~5mm。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述电池正面电极栅线烘干温度150~300℃，所述烘干时间15分钟。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述银粉的粒径为0.05~2μm。
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Address after: 215000 100 Zhenbei Road, Tongan town, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Jingyin New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 215011 north side of 2nd floor, building 2, No.189, Kunlunshan Road, high tech Zone, Suzhou, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU ISILVER MATERIALS Co.,Ltd. |
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