CN103441183A - 硅太阳能电池正面电极及其主栅浆料的制备方法 - Google Patents

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孟淑媛
奉向东
江志坚
唐元勋
安艳
陈娟
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Abstract

硅太阳能电池正面电极及其主栅浆料的制备方法，它涉及电子器件的制造工艺及其材料技术领域。硅太阳能电池正面电极制作方法为：1)采用分两次丝网印刷分别印制主栅和细栅的电极；2)在印制主栅和细栅电极时分别采用不同的含银浆料或银浆；3)主栅电极的厚度在烧结后小于细栅电极的厚度；本发明可以保证各种组分良好的分散性，轧制后得到均匀细腻银的电极浆，烧结后使硅太阳能电池片产品具有良好、稳定、均匀的电气性能。

Description

硅太阳能电池正面电极及其主栅浆料的制备方法
技术领域：
本发明涉及电子器件的制造工艺及其材料技术领域，具体涉及一种硅太阳能电池正面电极主栅用浆料。
背景技术：
随着光伏行业的不断发展，国内外的光伏太阳能生产厂家、浆料生产厂家越来越多，市场的竞争趋向剧烈，如何保证在满足或提高太阳能电池片厂家的性能要求的前提下，有效降低浆料生产的成本、提高产品的竞争将成为浆料生产厂家的重点研究对象。目前太阳能电池片生产厂家在背面电极方面均采用低银含量的背电极浆料以及改变背电极的图形设计减少用银量，能有效降低太阳能浆料背电极的生产成本；而对于正电极生产厂家一方面通过减少细栅线的宽度尺寸来降低细栅线的用浆量，但对正银浆料的印刷过网性要求相对更高，另一方面采用镂空主栅设计，以减少银浆用量，但对后期组件制造时的焊接可靠性会有影响，对组件长期使用的稳定性带来一定程度的风险。
太阳能电池正面电极设计的主栅线和细栅线在功能是起着不同作用的。细栅的功能主要是收集电池表面由于光照所产生的光电子流，它需要与电池的硅基材产生优良的欧姆接触。主栅线的主要功能是收集细栅线的电流并且提供组件制作时的焊接点，它需要与焊带产生优良的焊接结合力和无电阻接触。目前传统的硅电池制造采用一次丝网印刷工艺制作正面电极，其主栅和细栅均使用同种银浆，即不能充分发挥两种栅线材料功能的最优化，又浪费材料的使用。
另一方面可用低银含量的主栅电极浆料取代传统的高银含量正银用作电池片正电极的主栅，从而减少传统高银含量正银的用量降低生产成本。
再一方面，通过材料设计，主栅浆料的材料在烧结后只与电池表面的钝化层材料(如氮化硅，氧化硅等)发生结合，提供优良的机械结合力。但并不与构成硅电池的P-N结材料产生金属化欧姆接触，这样可以有效减少电池表面光电子的复合，提高电池的光电转化效率。
另外，主栅浆料相对比传统的正银浆料能够进一步提高焊接后的拉力。
发明内容：
本发明的目的是提供硅太阳能电池正面电极及其主栅浆料的制备方法，它可以保证各种组分良好的分散性，轧制后得到均匀细腻银的电极浆，烧结后使硅太阳能电池片产品具有良好、稳定、均匀的电气性能。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明硅太阳能电池正面电极制作方法为：1)采用分两次丝网印刷分别印制主栅和细栅的电极；2)在印制主栅和细栅电极时分别采用不同的含银浆料或银浆；3)主栅电极的厚度在烧结后小于细栅电极的厚度。
所述的主栅电极的厚度为5.5微米至13微米。
本发明正面电极主栅浆料的材料在烧结后可以与电池表面的钝化层材料(如氮化硅，氧化硅等)发生结合，提供优良的机械结合力，并且可以与焊带产生优异的焊接结合力。
所述的正面电极主栅浆料的材料在烧结后与焊带产生的焊接结合力在约2.0N/mm。
本发明在相同的烧结条件下，主栅电极与硅基材的接触电阻是细栅电极与硅基材的接触电阻的10-500倍以上。
本发明硅太阳能电池正电极主栅浆料的组成和重量百分比为：细颗粒近球状银粉60wt％-75wt％、小粒径的片形银粉2.5wt％-10wt％、玻璃粉1wt％-3wt％、有机载体15wt％-40wt％。
所述细颗粒近球状银粉的粒径为0.5μm-2.5μm，振实密度为3.0-4.0g/ml。
所述的小粒径的片形银粉的粒径为2.5～5μm，振实密度为2-3.5g/m1。
所述的玻璃粉为PbO-B2O3-SiO2玻璃体系，软化温度在450到550度。
所述的有机载体为高分子树脂和溶剂，其重量百分组成为高分子树脂2～4.0wt％，溶剂13～28wt％。
所述的高分子树脂为乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或几种。
所述的溶剂为松油醇、丁基卡必醇酯中的一种或几种。
制备工艺为：将各组分按配方配制好后，经搅拌混合后利用三辊研磨机充分研磨辊轧，达到一定的细度即可。
本发明具有以下有益效果：
1)、选用小颗粒银粉可以在烧结过程减少玻璃的使用量就能使银电极到达良好的结晶状态，从而减少玻璃过多而对硅片的影响有效保证产品性能的稳定。
2)、选用小颗粒银粉能够在烧结过程中450-600度的温度段中，出现比使用大颗粒银粉或传统正银浆料要大的电极收缩现象(比背银要小得多)、以达到主栅电极烧结后因收缩特性而得到较窄的主栅电极宽度，从而提高的太阳能硅片的有效采光面积、提高太阳能片的转化效率。
3)、选用细颗粒、近球或晶型粉体，在保证浆料在高剪切作用力下具有较好的流动性、润湿硅片和细栅接触端，使细栅和主栅充分润湿。
4)、采用小粒径的片形银粉，一方面可以赋予浆料较高的触变性能，另一方面采用小粒径片状银粉更能满足高目数丝网的长时间印刷，减少堵网或塞网产生的主栅电极断栅现象，同时能够进一步提高浆料烧结后的银电极表面光泽度有利于电极的可焊性。
5)、选用PbO2-B2O3-SiO2玻璃体系，能够使浆料在快速的高温烧结时低温软化点的玻璃保证了主栅浆料与硅片具有良好润湿性，同时配合银粉的选择配比能有效抑制对硅片内部的渗透程度，既得到良好的附着力又保证了金属银粉与硅片形成面接触确保光电转换效率。
6)、选用PbO2-B2O3-SiO2玻璃体系，使主栅浆料的烧结温度将比传统的正银浆料要低，因此在主栅浆料玻璃处于软化点状态时、有利于在细栅浆料的银结晶前(即电极致密前的网络疏松结构下)确保主栅浆料对细栅的有效润湿、充分使主栅浆料和细栅电极的结合。
附图说明：
图1是本发明实施例的配方示意图；
图2是本发明实施例选择玻璃配方的示意图；
图3是本发明实施例产品性能检测结果示意图。
具体实施方式：
本具体实施方式硅太阳能电池正面电极制作方法为：1)采用分两次丝网印刷分别印制主栅和细栅的电极；2)在印制主栅和细栅电极时分别采用不同的含银浆料或银浆；3)主栅电极的厚度在烧结后小于细栅电极的厚度。
所述的主栅电极的厚度为5.5微米至13微米。
本发明正面电极主栅浆料的材料在烧结后可以与电池表面的钝化层材料(如氮化硅，氧化硅等)发生结合，提供优良的机械结合力，并且可以与焊带产生优异的焊接结合力。
所述的正面电极主栅浆料的材料在烧结后与焊带产生的焊接结合力在约2.0N/mm以上。
本发明在相同的烧结条件下，主栅电极与硅基材的接触电阻是细栅电极与硅基材的接触电阻的10-500倍以上。
参看图1-2：本具体实施方式硅太阳能电池正电极主栅浆料的组成和重量百分比为：：细颗粒近球状银粉：60wt％、小粒径的片形银粉8.5wt％、玻璃粉1.5wt％、有机载体30wt％。
所述细颗粒近球状银粉的粒径为0.5μm-2.5μm，振实密度为3.0-4.0g/m1。
所述的小粒径的片形银粉的粒径为2.5～5μm，振实密度为2-3.5g/ml。
所述的玻璃粉为PbO-B2O3-SiO2玻璃体系，软化温度在450到550度。
所述的有机载体为高分子树脂和溶剂，其重量百分组成为高分子树脂2～4.0wt％，溶剂13～28wt％。
所述的高分子树脂为乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或几种。
所述的溶剂为松油醇、丁基卡必醇酯中的一种或几种。
制备工艺为：将各组分按配方配制好后，经搅拌混合后利用三辊研磨机充分研磨辊轧，达到一定的细度即可。
参看图1：具体实施方式二：本具体实施方式采用以下组成和重量百分比：细颗粒近球状银粉：75wt％、小粒径的片形银粉3wt％、玻璃粉2wt％、有机载体20wt％。
参看图1：具体实施方式三：本具体实施方式采用以下组成和重量百分比：细颗粒近球状银粉：63wt％、小粒径的片形银粉10wt％、玻璃粉2wt％、有机载体25wt％。
参看图1：参看图1：具体实施方式四：本具体实施方式采用以下组成和重量百分比：细颗粒近球状银粉：69wt％、小粒径的片形银粉4wt％、玻璃粉3wt％、有机载体24wt％。
参看图1：具体实施方式五：本具体实施方式采用以下组成和重量百分比：细颗粒近球状银粉：55wt％、小粒径的片形银粉13wt％、玻璃粉3wt％、有机载体29wt％。
参看图1：具体实施方式六：本具体实施方式采用以下组成和重量百分比：细颗粒近球状银粉：80t％、小粒径的片形银粉2wt％、玻璃粉3wt％、有机载体15wt％。
实施例1：一种硅太阳能电池正电极主栅浆料及制备方法
参看图3，按照表1中的1-6号配方，经过组分调整、分散、轧制等工序处理后可以获得分散性好，成份均一的主材料。配方中所述的金属导电粉体是由细颗粒近球状银粉粒径0.5～2.5μm，振实密度在3.0-4.0g/ml，小粒径的片形银粉粒径2～5μm，振实密度在2-3.5g/ml，所述的玻璃粉是PbO-B2O3-SiO2玻璃体系。所述的高分子树脂乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或几种。所述的溶剂是松油醇、丁基卡必醇酯中的一种或几种。配方中选择的玻璃配方如图2的1-6所示，将材料混合均匀后利用三辊研磨机充分研磨辊轧，达到一定的细度。
按上述配方制得的主栅电极浆料，在已经印有背电极和背电场的单晶65方阻硅片上，通过主栅丝网(325目-23um线径)先印刷主栅浆料形成主栅电极，经过烘干后再用细栅丝网用PV17A浆料印刷形成细栅电极，这样形成硅太阳能电池片的正电极，在链带烧结炉中780℃/10S所得到的产品性能检测结果如表3所示，所得的硅太阳能电池片性能良好。

Claims (10)

1.硅太阳能电池正面电极制作方法，其特征在于它的制作方法为：1)采用分两次丝网印刷分别印制主栅和细栅的电极；2)在印制主栅和细栅电极时分别采用不同的含银浆料或银浆；3)主栅电极的厚度在烧结后小于细栅电极的厚度。
2.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于所述的主栅电极的厚度为5.5微米至13微米。
3.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于本发明正面电极主栅浆料的材料在烧结后可以与电池表面的钝化层材料(如氮化硅，氧化硅等)发生结合，提供优良的机械结合力，并且可以与焊带产生优异的焊接结合力。
4.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于所述的正面电极主栅浆料的材料在烧结后与焊带产生的焊接结合力在约2.0N/mm以上。
5.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于本发明在相同的烧结条件下，主栅电极与硅基材的接触电阻是细栅电极与硅基材的接触电阻的10-500倍以上。
6.硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于的组成和重量百分比为：细颗粒近球状银粉60wt％-75wt％、小粒径的片形银粉2.5wt％-10wt％、玻璃粉1wt％-3wt％、有机载体15wt％-40wt％。
7.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于所述细颗粒近球状银粉的粒径为0.5μm-2.5μm，振实密度为3.0-4.0g/m1；所述的小粒径的片形银粉的粒径为2.5～5μm，振实密度为2-3.5g/ml；所述的玻璃粉为PbO-B2O3-SiO2玻璃体系，软化温度在450到550度；所述的有机载体为高分子树脂和溶剂，其重量百分组成为高分子树脂2～4.0wt％，溶剂13～28wt％。
8.根据权利要求5所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于所述的高分子树脂为乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或几种。
9.根据权利要求5所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于所述的溶剂为松油醇、丁基卡必醇酯中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种硅太阳能电池正电极主栅浆料的制备方法，其特征在于它制备工艺为：将各组分按配方配制好后，经搅拌混合后利用三辊研磨机充分研磨辊轧，达到一定的细度即可。
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