CN103000256A

CN103000256A - 一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料

Info

Publication number: CN103000256A
Application number: CN2012104465348A
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

Abstract

本发明涉及一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料及其制备方法。该背铝浆料的组成及其重量百分数为：呈三峰态粒径分布的铝粉55-80%、无铅玻璃粉0.5-3%、有机载体10-25%、溶剂5-18%和0.1-2%助剂；其中，各组分重量百分数之和为100%，玻璃粉中值粒径<2μm，最大粒径<5μm，软化点为480-580℃。与现有技术相比，本发明背铝浆料不掺杂硼、铟、镓、铊单质或化合物，生产成本低；玻璃粉软化点适中，与铝粉和硅基板的润湿性好；铝粉粒径呈三峰态分布，烧结后电极更加致密、光洁，且其中的亚微米铝粉易与硅基板上的部分硅形成铝-硅共熔体，进而形成P+铝背场，不会降低太阳能电池片的光电转化效率。

Description

一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料

技术领域

本发明涉及一种电子浆料，具体涉及一种太阳能电池背铝浆料及其制备方法。

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。随着光伏行业的不断发展，太阳能电池片的价格已从最高时期的3美元/瓦降到目前的3元/瓦。日趋激烈的行业竞争迫使各电池厂商不断寻求降低生产成本的途径。作为影响电池片成本中第二大因素的电子浆料价格也是日趋下降；其中，用来制做铝背电场的背铝浆料已从高峰时期的300-500元/公斤降到目前的100多元/公斤。为了进一步降低背铝浆料的生产成本，需要进行配方设计上的调整。目前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%。在不降低电池片性能的前提下，开发一种新型的无掺杂的太阳能电池背铝浆料是一个应对激烈市场竞争的新思路。

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，提供一种成本低廉且性能优异的无掺杂的太阳能电池背铝浆料。

本发明需要解决的另一个技术问题在于提供一种制备上述背铝浆料的方法。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其组成及其重量百分数为：铝粉55-80%、无铅玻璃粉0.5-3%、有机载体10-25%、溶剂5-18%和0.1-2%助剂；其中，各组分重量百分数之和为100%，铝粉粒径呈三峰态分布。

上述铝粉的粒径分布为：0.5-1μm粒径的铝粉重量上占5-20%，1-3μm粒径的铝粉占20-60%，余量为粒径为3-6μm的铝粉；三种不同粒径的铝粉重量百分数之和为100%。该铝粉可以满足铝背场的电性能要求，且烧结后致密性好，不起铝珠。尤其是亚微米铝粉组分的添加，相比于高熔点的微米铝粉，它在短暂的高温烧结阶段中可以更有效地与硅基板上部分硅形成硅铝合金，进而在冷却过程中成一层掺铝的重掺杂层即p+层，从而避免了昂贵的掺杂剂的使用。

上述无铅玻璃粉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%，玻璃粉的中值粒径<2μm，最大粒径<5μm，软化点为480-580℃。该玻璃粉符合环保要求，能充分润湿铝粉和硅基板，保证铝粉和硅基板之间的良好粘接，且软化点适中，既可避免因玻璃粉软化点过高而导致生烧现象，又可避免因软化点过低导致的铝苞现象。

上述有机载体为乙基纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂中的一种。

上述溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯中的一种。

上述助剂为邻苯二甲酸酯。

一种制备无掺杂的太阳能电池背铝浆料的方法，包括以下工艺步骤：先将上述溶剂、有机载体和助剂按上述配方称量，加入容器中边加热边搅拌，在70-75℃下搅拌2小时后，按上述配方称量上述的玻璃粉与铝粉加入容器中，混合均匀，得到本发明无掺杂的太阳能电池背铝浆料。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明无掺杂的太阳能电池背铝浆料采用粒径呈三峰态分布的铝粉作为导电体，小粒径的铝粉可以有效填充大粒径的铝粉间隙，因此烧结后的电极表面致密光洁；且亚微米铝粉的熔点比微米铝粉的熔点低，有助于在无掺杂剂的情况下在硅基板上形成p+层，避免了昂贵的掺杂剂的使用；该铝粉搭配无铅玻璃粉使用，该玻璃体系与硅基板的膨胀系数接近，对硅基板和铝粉的润湿性良好，且软化点适中，有助于p+层的形成；所制得的铝背场能与硅基板形成良好的欧姆接触，附着力好，电池片的翘曲低，电性能与掺杂型背铝浆料相比，开路电压略低，但其串联电阻也相对较低，所以光电转化效率基本与掺杂性背铝浆料一致。另外，本发明制备无掺杂的太阳能电池背铝浆料的方法工艺简单，所得背铝浆料性能均匀，生产成本低。

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

一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其组成及其重量百分数为：铝粉55%、无铅玻璃粉0.5%、有机载体25%、溶剂18%和1.5%助剂；其中，铝粉粒径呈三峰态分布，0.5-1μm粒径的铝粉重量上占5%，1-3μm粒径的铝粉占40%，粒径为3-6μm的铝粉占55%；无铅玻璃粉由重量百分数为20%的氧化铋、15%氧化硼、21%氧化硅、30%氧化锌、10%氧化钙和4%氧化锡组成，玻璃粉的中值粒径<2 μm，最大粒径<5 μm，软化温度为480-580℃；有机载体为乙基纤维素；溶剂为松油醇；助剂为邻苯二甲酸酯。

一种制备无掺杂的太阳能电池背铝浆料的方法，包括以下工艺步骤：先将上述的溶剂、有机载体和助剂按上述配方称量，加入容器中边加热边搅拌，在70-75℃下搅拌2小时后，按上述配方称量上述的玻璃粉与铝粉加入容器中，混合均匀，得到本发明无掺杂的太阳能电池背铝浆料。

实施例2

一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其组成及其重量百分数为：铝粉80%、无铅玻璃粉3%、有机载体10%、溶剂6.9%和0.1%助剂；其中，铝粉粒径呈三峰态分布，0.5-1μm粒径的铝粉重量上占20%， 1-3μm粒径的铝粉占60%，粒径为3-6μm的铝粉占20%；无铅玻璃粉由重量百分数为28%的氧化铋、7%氧化硼、29%氧化硅、30%氧化锌、1%氧化钙和5%氧化锡组成，玻璃粉的中值粒径<2 μm，最大粒径<5 μm，软化温度为480-580℃；有机载体为丙烯酸树脂；溶剂为丁基卡必醇醋酸酯；助剂为邻苯二甲酸酯。

实施例3

一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其组成及其重量百分数为：铝粉71.5%、无铅玻璃粉1.5%、有机载体20%、溶剂5%和2%助剂；其中，铝粉粒径呈三峰态分布，0.5-1μm粒径的铝粉重量上占10%， 1-3μm粒径的铝粉占20%，粒径为3-6μm的铝粉占70%；无铅玻璃粉由重量百分数为28%的氧化铋、5%氧化硼、29%氧化硅、28%氧化锌、9%氧化钙和1%氧化锡组成，玻璃粉的中值粒径<2 μm，最大粒径<5 μm，软化温度为480-580℃；有机载体为醇酸树脂；溶剂为丁基卡必醇；助剂为邻苯二甲酸酯。

实施例4

一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其组成及其重量百分数为：铝粉75%、无铅玻璃粉1%、有机载体15%、溶剂8%和1%助剂；其中，铝粉粒径呈三峰态分布，0.5-1μm粒径的铝粉重量上占10%， 1-3μm粒径的铝粉占55%，粒径为3-6μm的铝粉占35%；无铅玻璃粉由重量百分数为40%的氧化铋、13.5%氧化硼、28%氧化硅、5%氧化锌、9%氧化钙和4.5%氧化锡组成，玻璃粉的中值粒径<2 μm，最大粒径<5 μm，软化温度为480-580℃；有机载体为乙基纤维素；溶剂为丁基卡必醇；助剂为邻苯二甲酸酯。

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

1.一种无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：该背铝浆料的组成及其重量百分数为：铝粉55-80%、无铅玻璃粉0.5-3%、有机载体10-25%、溶剂5-18%和0.1-2%助剂；其中，各组分重量百分数之和为100%，铝粉粒径呈三峰态分布。

2.根据权利要求1所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述铝粉的粒径分布为：0.5-1μm粒径的铝粉重量上占5-20%， 1-3μm粒径的铝粉占20-60%，余量为粒径为3-6μm的铝粉；三种不同粒径的铝粉的重量百分数之和为100%。

3.根据权利要求1所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述无铅玻璃粉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%。

4.根据权利要求3所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述玻璃粉的中值粒径<2 μm，最大粒径<5 μm。

5.根据权利要求3所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述玻璃粉的软化温度为480-580℃。

6.根据权利要求1所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述有机载体为乙基纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂中的一种。

7.根据权利要求1所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯中的一种。

8.根据权利要求1所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述助剂为邻苯二甲酸酯。

9.一种制备权利要求1-8任意项所述的无掺杂的太阳能电池背铝浆料的方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺步骤：先将溶剂、有机载体和助剂按权利要求1所述比例称量，加入容器中边加热边搅拌，在70-75℃下搅拌2小时后，称量玻璃粉与铝粉加入容器中，混合均匀，得到本发明无掺杂的太阳能电池背铝浆料。