CN103000254A

CN103000254A - 一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料

Info

Publication number: CN103000254A
Application number: CN2012104465329A
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-10
Filing date: 2012-11-10
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: CN103000254B

Abstract

本发明涉及一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料。该背铝浆料的组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉40-50%、平均粒径小于3μm的细铝粉10-30%、无机粘合剂0.5-4%、掺杂剂0.1-10%、有机载体10-15%、溶剂5-20%、余量为助剂；其中，各组分的重量百分数之和为100%，无机粘合剂由软化点高低不同的两种玻璃粉组成，掺杂剂为铝硼合金粉。该背铝浆料采用了粗细铝粉的混合物作为导电体，其可在宽烧结温度范围内形成致密的铝背场；无机粘合剂可有效地粘接上述的烧结活性不同的铝粉；掺杂剂可促进P+铝背场的形成，可提高电池片的开路电压，同时也可进一步改善背铝浆料的烧结工艺窗口。

Description

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种具有宽烧结工艺窗口的的太阳能电池背铝浆料。

背景技术

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。太阳能电池背铝浆料是太阳能电池电子浆料的主要组成部分，它在太阳能电池生产中主要是用来制作背电场。在烧结过程中，背铝浆料中的铝粉颗粒与硅基板形成硅铝合金并在硅的表面形成掺铝的P+外延层，即铝背场。铝背场的作用主要是降低背电场的表面复合速率，增加少子寿命，从而提高开路电压。考量背铝浆料的综合性能时，背铝浆料的烧结工艺窗口的宽窄和生产成本都是重要的考量指标。

目前，太阳能电池背铝浆料多采用单一粒径的铝粉为导电体，其缺点为铝粉的烧结活性单一，不利于实现宽烧结工艺窗口。相比之下，使用多粒径分布的铝粉的混合物作为背铝浆料的导电体，如申请号为201010264080.3的中国专利中公开的一种使用3-5μm的细铝粉和6-8 μm的粗铝粉的混合物作为导电体的背铝浆料，由于其中的粗细铝粉具有不同的烧结活性，该背铝浆料具有较低的接触电阻，同时高温烧结时也不易出现铝苞，该铝浆具有较宽的烧结工艺窗口。另外，目前的背铝浆料中多掺杂硼、铟、镓、铊单质或化合物，如申请号为200810047523.6中国专利中公开的一种环保型硅太阳能电池背电场铝浆，该铝浆中添加了硼、铝、镓、铟有机化合物中的一种或几种，这些掺杂剂在高温下可促进P+铝背场的形成，提高电池片的开路电压。但是掺杂剂的成本占到铝浆成本的10-20%，不利于市场竞争。因此，制备一种性能优异、成本低廉且具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料构成了太阳能电池生产中的一个关键技术要点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种性能优异、成本低廉且具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉40-50%、平均粒径小于3μm的细铝粉10-30%、无机粘合剂0.5-4%、掺杂剂0.1-10%、有机载体10-15%、溶剂5-20%、余量为助剂；其中，各组分的重量百分数之和为100%。

为了匹配粗细不同的铝粉的烧结，上述无机粘合剂由重量百分数为40-60%的玻璃粉A和40-60%的玻璃粉B组成，玻璃粉A和玻璃粉B的重量百分数之和为100%，且玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点。软化点高低不同的两种玻璃粉混合粉使用，既可有效地粘合粗细不同的铝粉，同时又避免玻璃粉的过度流延产生铝苞或铝珠。

优选的技术方案可以是，上述玻璃粉A 和玻璃粉B中至少有一种为无铅玻璃粉。

进一步优选的技术方案可以是，玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅30-50%、氧化硼5-15%、氧化硅21-29%、氧化锌5-20%、氧化钙1-10%、氧化锡1-5%，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100%；玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋20-40%、氧化硼5-15%、氧化硅21-29%、氧化锌5-30%、氧化钙1-10%、氧化锡1-5%，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

为了保证玻璃粉的粘接铝粉的效果更加均匀，同时保证避免玻璃粉过度流延，所用的玻璃粉的粒径要适中，因此进一步优选的技术方案可以是，玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm。

为了进一步促进P+铝背场的形成，提高电池片的开路电压，优选的方案可以是，上述的掺杂剂为铝硼合金粉。

进一步的优选方案可以是，上述铝硼合金粉采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。

上述有机载体为太阳能电池背铝浆料通用有机载体；上述溶剂为太阳能电池背铝浆料通用溶剂；上述助剂为太阳能电池背铝浆料通用助剂。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明在配方上将不同烧结活性的铝粉与具有高低不同软化点的玻璃粉混合物搭配使用，铝粉在较宽的烧结温度范围内形成致密的铝膜结构，玻璃粉既可有效地粘接粗细不同的铝粉，又可避免玻璃粉的过度流延产生铝苞或铝珠，使得该太阳能电池背铝浆料具有宽烧结工艺窗口；少量铝硼合金粉作为掺杂剂，可以进一步提高电池片的开路电压，提高电池片的电性能，同时由于没有使用昂贵的三价金属单质或化合物作为掺杂剂，降低了背铝浆料乃至电池片的生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉40%、平均粒径小于3μm的细铝粉30%、无机粘合剂4%、掺杂剂5.9%、乙基纤维素15%、丁基卡必醇5%、邻苯二甲酸二乙酯0.1%。其中，无机粘合剂由重量百分数为40%的玻璃粉A和60%的玻璃粉B组成，玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点；玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅34%、氧化硼15%、氧化硅29%、氧化锌20%、氧化钙1%、氧化锡1%；玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋20%、氧化硼15%、氧化硅29%、氧化锌30%、氧化钙1%、氧化锡5%；玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm；掺杂剂为铝硼合金粉，采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。

实施例2

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉50%、平均粒径小于3μm的细铝粉10%、无机粘合剂2%、掺杂剂7.5%、丙烯酸树脂10%、丁基卡必醇醋酸酯20%、邻苯二甲酸二丁酯0.5%。其中，无机粘合剂由重量百分数为60%的玻璃粉A和40%的玻璃粉B组成，玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点；玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅50%、氧化硼5%、氧化硅21%、氧化锌9%、氧化钙10%、氧化锡5%；玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋40%、氧化硼5%、氧化硅21%、氧化锌23%、氧化钙10%、氧化锡1%；玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm；掺杂剂为铝硼合金粉，采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。

实施例3

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉43%、平均粒径小于3μm的细铝粉20%、无机粘合剂1%、掺杂剂10%、乙基纤维素12%、松油醇13%、邻苯二甲酸二乙酯1%。其中，无机粘合剂由重量百分数为50%的玻璃粉A和50%的玻璃粉B组成，玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点；玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅30%、氧化硼12%、氧化硅27%、氧化锌16%、氧化钙10%、氧化锡5%；玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋30%、氧化硼12%、氧化硅27%、氧化锌19%、氧化钙10%、氧化锡2%；玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm；掺杂剂为铝硼合金粉，采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。

实施例4

一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉46%、平均粒径小于3μm的细铝粉24%、无机粘合剂0.5%、掺杂剂0.1%、醇酸树脂11%、丁基卡必醇18%、邻苯二甲酸二丁酯0.4%。其中，无机粘合剂由重量百分数为45%的玻璃粉A和55%的玻璃粉B组成，玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点；玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅46%、氧化硼13%、氧化硅25%、氧化锌5%、氧化钙8%、氧化锡3%；玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋39%、氧化硼15%、氧化硅29%、氧化锌5%、氧化钙9%、氧化锡3%；玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm；掺杂剂为铝硼合金粉，采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。

上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：该背铝浆料的组分及其重量百分数为：平均粒径为4-6μm的粗铝粉40-50%、平均粒径小于3μm的细铝粉10-30%、无机粘合剂0.5-4%、掺杂剂0.1-10%、有机载体10-15%、溶剂5-20%、余量为助剂；其中，各组分的重量百分数之和为100%。

2.根据权利要求1 所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述的无机粘合剂由重量百分数为40-60%的玻璃粉A和40-60%的玻璃粉B组成，玻璃粉A和玻璃粉B的重量百分数之和为100%，且玻璃粉A 的软化点小于玻璃粉B的软化点。

3.根据权利要求2 所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述玻璃粉A 和玻璃粉B中至少有一种为无铅玻璃粉。

4.根据权利要求3所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：玻璃粉A 的组成及其重量百分数为：氧化铅30-50%、氧化硼5-15%、氧化硅21-29%、氧化锌5-20%、氧化钙1-10%、氧化锡1-5%；其中，玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

5.根据权利要求3所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：玻璃粉B 的组成及其重量百分数为：氧化铋20-40%、氧化硼5-15%、氧化硅21-29%、氧化锌5-30%、氧化钙1-10%、氧化锡1-5%；其中，玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

6.根据权利要求2-5任意项所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：玻璃粉A和玻璃粉B的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm。

7.根据权利要求1 所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述的掺杂剂为铝硼合金粉。

8.根据权利要求7 所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述铝硼合金粉采用喷雾法制成，喷雾气体介质为氩气。