CN103295660B

CN103295660B - 太阳能电池的电极浆料组成

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Publication number: CN103295660B
Application number: CN201210047259.2A
Authority: CN
Inventors: 黄昭元; 林志诚
Original assignee: AMPLE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: AMPLE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: CN103295660A

Abstract

一种太阳能电池的电极浆料组成，包含具有粒径范围不同的铝粉的主成分铝粉末、玻璃粉末、锡铋合金粉末、结合主成分铝粉末、玻璃粉末与锡铋合金粉末的黏结成分、令主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末均匀分散的分散成分，及溶剂，特别是，以该电极浆料组成总重为100wt％计，锡铋合金粉末占该电极浆料组成总重的0.1wt％～10wt％，借由锡铋合金粉末的添加而在烧结过程中先熔融而在硅基板与主成分铝粉末间，及主成分铝粉末的铝粉间形成良好湿润效果，并在降温固化后增加硅基板与主成分铝粉末间，及主成分铝粉末的铝粉间的附着性，进而提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

太阳能电池的电极浆料组成

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，特别是涉及一种用于太阳能电池以烧附形成背电极的电极浆料组成。

背景技术

由于石油及全球温室效应问题日益严重，目前各国已积极研发各种替代能源，其中，太阳能电池发电最被各界重视。

一般来说，采用硅基板的太阳能电池通常是将导电性金属粉体、玻璃粉及有机载体混合成导电浆料，并配合印刷、干燥、烧结等制程而制备电极；其中，设置于太阳能电池直接受光面的为正面电极(即负极)，导电浆料通常是以银粉为主要组成的导电银浆，另一设置于太阳能电池背面的为背面电极(即正极)，导电浆料通常是以铝粉为主要组成的导电铝浆。

就导电铝浆而言，在印刷成型、干燥、烧结后成背面电极时，如果对硅基板的附着性不高，或是令硅基板翘曲，或是因组成而产生铝珠、起泡，都将大幅降低太阳能电池的光电转换效率。因此，如何就组成来改善导电铝浆在印刷成型、干燥、烧结后成背面电极的过程中，对硅基板的附着性、应力分布等问题，是相关业者努力的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太阳能电池而在烧附形成背面电极后，与硅基板附着良好且不会令硅基板翘曲，而可进一步提高太阳能电池的光电转换效率的电极浆料组成。

本发明太阳能电池的电极浆料组成，包含一主成分铝粉末、一玻璃粉末、一锡铋合金粉末、一黏结成分、一分散成分，及溶剂。

该主成分铝粉末具有粒径范围不同的铝粉。

该玻璃粉末以该电极浆料组成总重为100wt％计，占该电极浆料组成总重的0.5wt％～5wt％。

该锡铋合金粉末以该电极浆料组成总重为100wt％计，占该电极浆料组成总重的0.1wt％～10wt％。

该黏结成分结合该主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末。

该分散成分令该主成分铝粉末、玻璃粉末与锡铋合金粉末均匀分散。

该溶剂配合该黏结成分和该分散成分令该主成分铝粉末、玻璃粉末、锡铋合金粉末均匀分散混合成浆液。

本发明太阳能电池的电极浆料组成的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，该黏结成分是选自下列所构成的群组：乙基纤维素、环氧树脂、丙烯酸酯类树脂，及此等的组合。

较佳地，以该电极浆料组成总重为100wt％计，该主成分铝粉末占60wt％～80wt％，该黏结成分占1wt％～20wt％，该分散成分占0.5wt％～3.0wt％。

较佳地，该锡铋合金粉末的粒径范围是0.5微米～10微米。

较佳地，该主成分铝粉末包括粒径范围是1微米～3微米的第一铝粉、粒径范围是5微米～6微米的第二铝粉，和粒径实质是10微米的第三铝粉。

较佳地，以第一铝粉、第二铝粉、第三铝粉的总合为100％体积百分比计，第一铝粉占10％～50％，第二铝粉占30％～70％，第三铝粉占10％～50％。

较佳地，该玻璃粉粒径范围是1微米～5微米。

较佳地，该锡铋合金粉末的锡的原子百分比是5～95％，铋的原子百分比占剩余的比例。

较佳地，以该电极浆料组成总重为100wt％计，该溶剂占10wt％～20wt％，该溶剂选自丁基卡必醇(ButylCarbitol)、乙基卡必醇(EthylCarbitol)，及此等的组合。

本发明的有益效果在于：提出一种添加0.1wt％～10wt％的锡铋合金粉末的电极浆料组成，而在升温烧结中形成与硅基板、铝粉间的良好湿润效果，降温固化时提高硅基板、铝粉间的附着性，进而提高太阳能电池的光电转换效率。

具体实施方式

下面以一实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种电极浆料组成的一较佳实施例，包含一主成分铝粉末、一玻璃粉末、一锡铋合金粉末、一黏结成分、一分散成分，及溶剂，经过印刷、干燥、烧结而形成太阳能电池的背面电极。

该主成分铝粉末是由粒径范围不同的铝粉组成，是导电的主要成分，黏结成分结合主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末并成浆态，该分散成分与溶剂令主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末均匀分散混合成浆液。

详细来说，以该电极浆料组成总重为100wt％计算，该主成分铝粉末占60wt％～80wt％、玻璃粉末占0.5wt％～5wt％、锡铋合金粉末占0.1wt％～10wt％、黏结成分占1wt％～20wt％、分散成分占0.5％～3.0wt％、溶剂占10wt％～20wt％。主成分铝粉末包括粒径范围是1微米～3微米的第一铝粉、粒径范围是5微米～6微米的第二铝粉，和粒径实质是10微米的第三铝粉，且以第一铝粉、第二铝粉、第三铝粉的总合为100％体积百分比计，第一铝粉占10％～50％，第二铝粉占30％～70％，第三铝粉占10％～50％；玻璃粉末粒径范围是1微米～5微米，在本例中，玻璃粉末组成包括氧化硅(SiO₂)、氧化铋(Bi₂O₃)、氧化钛(TiO₂)、氧化钠(Na₂O)，玻璃转换温度(Tg)约468，玻璃软化温度(Ts)约580。

锡铋合金粉末占0.1wt％～10wt％，在此组分范围中，于用本发明电极浆料组成的较佳实施例印刷、干燥后的升温烧结中，锡铋合金粉末会先熔融使硅基板与铝粉间，以及铝粉彼此间形成良好的湿润效果，并在降温固化时，使硅基板与铝粉间，以及铝粉彼此间形成良好的附着力，进而有效改善所制成的太阳能电池的整体光电转换效率；根据实验，不同原子百分比的锡、铋所形成的合金均可达到湿润、提升附着力的功效，更佳地是锡的原子百分比是5％～95％，而铋占剩余的原子百分比所成的锡铋合金粉末。

黏结成分主要是高分子有机材料，结合主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末并成浆态，较佳地，黏结成分选自乙基纤维素(EthylCellulose，EC)、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylicresin)，及/或其混合物。

分散成分令主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末均匀分散，一般市售的分散剂，例如BYK公司的BYK-108、BYK-109、BYK-110、BYK-111等均可适用。

溶剂配合分散成分、黏结成分令主成分铝粉末、玻璃粉末和锡铋合金粉末均匀分散与混合而成浆液态样；较佳地，溶剂是丁基卡必醇(ButylCarbitol)、乙基卡必醇(EthylCarbitol)，及/或此等之组合；在本实施例中，溶剂是丁基卡必醇、乙基卡必醇等比例混合所成。

特别地，上述本发明电极浆料组成的较佳实施例在实际制程中，只需将各成分混合后用三滚筒进行滚磨，即可得到均匀分散的浆态状导电铝浆，不需要长时间的球磨过程，也不需要熔炼，制程简单、成本低，有利于大量生产；另外，得到均匀分散的浆态状导电铝浆后，即可使用丝网印刷机(网版网目为180～400mesh)印刷在硅基板上形成欲得的图案，膜厚约25～35微米，然后使用红外线照射或是加热方式使其固化，再利用烧结炉进行烧结，即可制作得到太阳能电池的背面电极，而且前述过程中不会产生铝珠、起泡，制作得到的背面电极对硅基板的附着性高，且不会令硅基板发生翘曲的现象，对太阳能电池整体的光电转换效率有明显的提升。

以下用实验例A、B、C、D、E与比较例1、2、3说明本发明太阳能电池的电极浆料组成，其中，该等实验例与比较例的主要差异为锡铋合金粉末的组成，并表列于下，其中，各百分比均代表重量百分比。

以相同的印刷、干燥、烧结上表中实验例A～E、比较例1～3的电极浆料组成制作太阳能电池的背面电极时，实验例A～E的电极浆料组成的制程良率较高、附着力和水煮测试结果均符合标准；再量测用各电极浆料组成制作得到太阳能电池的光电转换效率可以发现，添加有锡铋合金粉末的实验例A～E所成的太阳能电池的光电转换效率明显提高，且较目前市售的导电铝浆以相同制程制作的太阳能电池的光电转换效率更佳；相关比较结果表列如下。

编号	Uoc	Isc	FF	Ncell	附着力	水煮测试
							实验例A	0.619	8.520	76.3	16.65	OK	不冒泡
实验例B	0.623	8.541	76.80	16.80	OK	不冒泡
							实验例C	0.624	8.553	76.45	16.78	OK	不冒泡
实验例D	0.623	8.543	76.50	16.75	OK	不冒泡
							实验例E	0.622	8.532	76.47	16.70	OK	不冒泡
比较例1	0.617	8.455	77.30	16.57	OK	不冒泡
							比较例2	0.618	8.481	76.12	16.62	OK	不冒泡
比较例3	0.615	8.431	75.90	16.52	OK	不冒泡
							市售导电铝浆	0.619	8.502	77.35	16.74	OK	不冒泡

Uoc：开路电压(OpenCircuitVoltage，Uoc)，太阳能电池模板或组列于标准测试条件下，电流为零时的电压值；开路电压值越大，太阳能电池的光电转换效率越好。

Isc：短路电流(ShortCircuitCurrent，Isc)，太阳能电池模板或组列于标准测试条件下，电压为零时的电流值；短路电流值越大，太阳能电池的光电转换效率越好。

FF：填充因子(Fillfactor，FF)，FF＝Pmax/(IscxUoc)。

Pmax＝IPmaxxVPmax，Pmax为最大输出功率，可由dP/dV＝0来决定，填充因子越高光电转换效率越好。

Ncell：太阳能电池的光电转换效率(Efficiency，Ncell)，Ncell＝Pmax/Pin＝(IPmaxxVPmax)/Pin，Pin＝1000W/m2的类似太阳光的灯光光源，光电转换效率越高越好。

附着力：以3M胶带紧密贴合于成型的背面电极，再以拉力机测试背面电极是否脱落。

水煮测试：形成有背面电极的硅基板置入75℃的水中15分钟，检测是否有气泡产生。

综上所述，本发明太阳能电池的电极浆料组成，主要是借由添加0.1wt％～10wt％的锡铋合金粉末，其中锡的原子百分比是5％～95％、铋占剩余的原子百分比，在烧结升温的过程中硅基板与铝粉间，以及铝粉彼此间形成良好的湿润效果，并在降温固化时，硅基板与铝粉间，以及铝粉彼此间形成良好的附着力，同时，配合黏结成分与分散成分使其具有优异的稳定性与分散性，而在实际制程中，只需将各成分混合后用三滚筒进行滚磨，即可得到均匀分散的浆态状导电铝浆，不需要长时间的球磨过程，也不需要熔炼，制程简单、成本低，有利于大量生产；另外，在印刷、干燥、烧结的过程中不会产生铝珠、起泡，有效提高制程良率，并且制作得到的背面电极对硅基板的附着性高、不会令硅基板发生翘曲的现象，且对太阳能电池整体的光电转换效率有明显的提升，确实达成本发明的目的。

Claims

1.一种太阳能电池的电极浆料组成；其特征在于：所述的太阳能电池的电极浆料组成包含：

一主成分铝粉末，具有粒径范围不同的铝粉；

一玻璃粉末，以该电极浆料组成总重为100wt％计，占该电极浆料组成总重的0.5wt％～5wt％；

一锡铋合金粉末，以该电极浆料组成总重为100wt％计，占该电极浆料组成总重的0.1wt％～10wt％；

一黏结成分，结合该主成分铝粉末、锡铋合金粉末和玻璃粉末；

一分散成分，令该主成分铝粉末、锡铋合金粉末和玻璃粉末均匀分散；及

溶剂。

2.依据权利要求1所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：该黏结成分是选自下列所构成的群组：乙基纤维素、环氧树脂、丙烯酸树脂，及此等的组合。

3.依据权利要求2所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：以该电极浆料组成总重为100wt％计，该主成分铝粉末占60wt％～80wt％，该黏结成分占1wt％～20wt％，该分散成分占0.5wt％～3.0wt％。

4.依据权利要求3所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：该锡铋合金粉末的粒径范围是0.5微米～10微米。

5.依据权利要求4所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：该主成分铝粉末包括粒径范围是1微米～3微米的第一铝粉、粒径范围是5微米～6微米的第二铝粉，和粒径实质是10微米的第三铝粉。

6.依据权利要求5所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：以第一铝粉、第二铝粉、第三铝粉的总合为100％体积百分比计，第一铝粉占10％～50％，第二铝粉占30％～70％，第三铝粉占10％～50％。

7.依据权利要求6所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：该玻璃粉末粒径范围是1微米～5微米。

8.依据权利要求7所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：该锡铋合金粉末的锡的原子百分比是5～95％，铋的原子百分比占剩余的比例。

9.依据权利要求8所述的太阳能电池的电极浆料组成，其特征在于：以该电极浆料组成总重为100wt％计，该溶剂占10wt％～20wt％，该溶剂选自丁基卡必醇、乙基卡必醇，及此等的组合。