CN103400635A - 一种超薄硅片太阳能电池用铝浆 - Google Patents

Abstract

一种超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述铝浆的组分及其重量百分比为：铝粉组合物35～50%，有机粘结剂40～60%，无机粘结剂0.5～5%，填充剂2～15%；所述的铝粉组合物由重量百分比5~50%的球形铝粉和重量百分比50~95%的片状铝粉组成。所述铝浆适合制作超薄硅片太阳能电池，所制备超薄电池片外观良好，翘曲度小、碎片率低、光电转换效率高。

Description

一种超薄硅片太阳能电池用铝浆

技术领域

本发明涉及一种超薄硅片太阳能电池生产使用的铝浆。

背景技术

近些年，晶体硅太阳能电池已经占据了绝大部分太阳能电池板市场，应用范围日趋广泛。常规太阳能电池使用的铝浆一般由铝粉、无机粘结剂（玻璃粉）、有机粘结剂、添加剂组成，经过丝网印刷（涂布量5.0~7.0mg/cm2），在硅片上干燥后形成约30μm厚度的铝膜，经过链式烧结炉烧结，可以形成连续的铝烧结层（铝背电极）。

常规太阳能电池使用的铝浆一般适用于硅片厚度为180μm左右的太阳能电池，为降低产品的制造成本，降低硅片的厚度已成为大势所趋。目前，超薄硅片电池（120~160μm）已经开始应用于太阳能电池驱动的无人机、曲面透明屋顶（车顶）等光伏系统。由于常规铝浆的印刷厚度大、烧结后冷却过程的收缩大，用于超薄电池片时引起电池片的的翘曲度大，进而造成电池片很容易发生碎片，严重的可造成电池片碎裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超薄硅片太阳能电池用铝浆。

本发明克服上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述铝浆的组分按重量百分比计为：铝粉组合物35～50%，有机粘结剂40～60%，无机粘结剂0.5～5%，填充剂2～15%；所述的铝粉组合物由重量百分比5~50%的球形铝粉和重量百分比50~95%的片状铝粉组成。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述球形铝粉的平均粒径为0.1~1μm。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述片状铝粉的平均粒径大于1μm小于等于10μm。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述片状铝粉的粒径与厚度比为25~2：1。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述片状铝粉的粒径与厚度比为10~3：1。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述填充剂为热氧化分解温度为280℃～500℃的有机物或有机盐类。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述填充剂选自C₅～C₉石油树脂、凡士林、硬脂酸、蓖麻油、氢化蓖麻油、蓖麻油酸、氢化蓖麻油酸中的一种或几种。

上述超薄硅片太阳能电池用铝浆，所述填充剂选自凡士林、硬脂酸、氢化蓖麻油、蓖麻油酸、油酸盐、硬脂酸盐、蓖麻油酸盐中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明通过使用填充剂和对其用量的调整，减少了铝浆中铝粉组合物和无机粘结剂的用量，降低了铝浆的密度，减少了铝粉在烧结后的过度联结，降低电池片翘曲度；通过采用不同形状铝粉的组合使用和控制它们的用量比例，在降低电池片的翘曲度的同时，保持了铝背电极的长波反射能力和电池高光电转化效率。

具体实施方式

本发明中填充剂起到增大铝粉粉末之间的距离、减少铝粉和无机粘结剂在烧结过程的过度联结的作用；它能够降低铝浆中的铝粉用量和铝浆密度，干燥后使铝粉均匀分布于铝膜中。通过加入填充剂，铝浆密度从1.7～2.0 g/cm^3，降低为0.8～1.6g/cm^3，，涂布量从5.0～7.0 mg/cm²降至2.0～4.0mg/cm²。本发明可以在较低的涂布量下，使铝膜的干厚由20～30μm降至12～20μm，有效降低电池片的翘曲度。填充剂在有机粘结剂中能够充分分散，并有利于铝粉和无机粘结剂粉末的悬浮和分散，防止颗粒聚集和沉淀。

适合本发明的填充剂选自热氧化分解温度为280℃～500℃的有机物或有机盐类，优选C₅～C₉石油树脂、凡士林、硬脂酸、蓖麻油酸、氢化蓖麻油酸、油酸盐、硬脂酸盐、蓖麻油、氢化蓖麻油、蓖麻油酸盐、氢化蓖麻油酸盐中的一种或几种，或者，更优选凡士林、硬脂酸、氢化蓖麻油、蓖麻油酸、油酸盐、硬脂酸盐、蓖麻油酸盐中的一种或几种。

本发明，填充剂的用量控制在为2～15%，若填充剂的用量低于2%，不能获得理想的浆料密度，电池片翘曲度大；若填充剂的用量高于15%，容易造成电池片电性能下降，铝背电极外观异常。

本发明中，铝粉组合物由重量百分比5~50%的球形铝粉和重量百分比50~95%的片状铝粉组成。其中，球形铝粉的平均粒径控制在0.1~1μm之间，片状铝粉的平均粒径大于1μm小于等于10μm，片状铝粉的粒径与厚度比为25~2：1，更进一步控制在10~3：1。通过球形铝粉和片状铝粉的组合使用，在提高铝背电极对长波的反射能力的同时，保证了铝背电极与硅基体的良好接触。本发明使用的片状铝粉粒径与厚度控制在25~2：1的范围。因为粒径与厚度比越大，对光的反射能力越强，但是径厚比大于25时，往往由于表面粗糙和烧结过程出现收缩，导致电池片电性能和机械性能下降（光反射减少、铝背电极收缩过大）。铝粉可以采用市售的铝粉。

适合本发明的有机粘结剂、无机粘结剂可以采用市售的公知产品。

本发明提供的超薄硅片太阳能电池用铝浆可以采用下述方法制备：

将铝粉组合物、无机粘结剂、有机粘结剂和填充剂加入到容器中，用研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整到适合的粘度，得到超薄硅片太阳能电池用铝浆。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

有机粘合剂的制备：

按重量百分比将乙基纤维素10%、二乙二醇丁醚10%、二乙二醇乙醚10%和乙基卡必醇酯70%混合，搅拌均匀，得到有机粘合剂，备用。

无机粘结剂的制备：

将氧化物B₂O₃、BaO、SiO₂、ZnO按比例混合，放入石英坩埚中，1200^oC保温1小时，水淬后球磨玻璃粉平均粒径≤ 8.0 μm，得到无机粘结剂，备用。

实施例1

球形铝粉（平均粒径0.1μm）                            2.5克

片状铝粉（平均粒径10.0μm、粒径与厚度比为 25：1）    33.5克

有机粘结剂                                           49.5克

无机粘结剂                                            0.5克

硬脂酸                                                15克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

实施例2

球形铝粉（平均粒径1.0μm）                            2.5克

片状铝粉（平均粒径1.0μm、粒径与厚度比为 25：1）     32.5克

有机粘结剂                                             60克

无机粘结剂                                            0.5克

硬脂酸                                                 4克

硬脂酸盐                                             0.5克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

实施例3

球形铝粉（平均粒径0.1μm）                           25克

片状铝粉（平均粒径10.0μm、粒径与厚度比为 2：1）     25克

有机粘结剂                                           40克

无机粘结剂                                            5克

C5~C9石油树脂硬脂酸                                  5克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

实施例4

球形铝粉（平均粒径0.3μm）                            10克

片状铝粉（平均粒径8.0μm、粒径与厚度比为 10：1）      30克

有机粘结剂                                             50克

无机粘结剂                                              2克

油酸盐                                                  8克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

实施例5

球形铝粉（平均粒径0.8μm）                            4.5克

片状铝粉（平均粒径3.0μm、粒径与厚度比为 3：1）     41.5克

有机粘结剂                                           49克

无机粘结剂                                            4克

氢化蓖麻油酸                                          1克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

实施例6

球形铝粉（平均粒径0.6μm）                           15克

片状铝粉（平均粒径6.0μm、粒径与厚度比为 15：1）     29克

有机粘结剂                                           45克

无机粘结剂                                            1克

麻油酸                                                8克

蓖麻油酸盐                                            2克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

对比例

球形铝粉                            72克

有机粘结剂                          24克

无机粘结剂                           4克

将上述原料按以上比例加入到容器中混合，用三辊研磨机研磨至细度小于20μm，用溶剂调整粘度为20~30Pa·s，得到铝浆。

将铝浆用280目丝网印刷于156mm×156mm厚度为140±10μm的薄多晶硅片上，烘干、烧结后测其性能。

 表一：性能数据表

表中，利用电池片分选机测试其电性能，利用塞尺测试翘曲度。

Claims (8)

1.一种超薄硅片太阳能电池用铝浆，其特征在于，所述铝浆的组分按重量百分比计为：铝粉组合物35～50%，有机粘结剂40～60%，无机粘结剂0.5～5%，填充剂2～15%；所述的铝粉组合物由重量百分比5~50%的球形铝粉和重量百分比50~95%的片状铝粉组成。

2.根据权利要求1所述的铝浆，其特征在于，所述球形铝粉的平均粒径为0.1~1μm。

3.根据权利要求2所述的铝浆，其特征在于，所述片状铝粉的平均粒径大于1μm小于等于10μm。

4.根据权利要求3所述的铝浆，其特征在于，所述片状铝粉的粒径与厚度比为25~2：1。

5.根据权利要求4所述的铝浆，其特征在于，所述片状铝粉的粒径与厚度比为10~3：1。

6.根据权利要求5所述的铝浆，其特征在于，所述填充剂为热氧化分解温度为280℃～500℃的有机物或有机盐类。

7.根据权利要求6所述的铝浆，其特征在于，所述填充剂选自C₅～C₉石油树脂、凡士林、硬脂酸、蓖麻油、氢化蓖麻油、蓖麻油酸、氢化蓖麻油酸中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的铝浆，其特征在于，所述填充剂选自凡士林、硬脂酸、氢化蓖麻油、蓖麻油酸、油酸盐、硬脂酸盐、蓖麻油酸盐中的一种或几种。