CN103489502B - 应用于n型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法 - Google Patents

应用于n型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉65~85份、有机粘结剂15~30份、玻璃粉0.5~3份、助剂0.5~3份,所述氮气雾化铝粉为球形铝粉中位径D50:1.0~2.5μm,D90:2.25~5.0μm,跨度:1.25~1.7,铝粉为含量大于99.9%的球形铝粉。本发明克服了现有P型晶体硅在地面应用中仍然存在衰减的问题,提供了可用于铝背发射极N型太阳电池的背场铝浆,可提高晶体硅的少子寿命,以及减少光致衰减现象。本发明组份配比合理、制备工艺简单、制备的铝浆与N型衬底的附着力强,烧结制备的铝背场具有高掺杂、均匀性好、耐水煮和低翘曲等优点,适于工业化生产。

Description

应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池的背场铝浆及其制备方法,具体涉及一种N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法。
背景技术
目前晶体硅太阳能电池在国际光伏市场上长期占据主导地位,而晶体硅太阳电池按照衬底材料来分主要分为p型衬底和n型衬底,N型晶体硅相比于P型晶体硅具有以下优点:①相同电阻率的N型晶体硅要比P型晶体硅具有更长的少数载流子寿命。②N型晶体硅对金属杂质的容忍度要远高于P型晶体硅。③在地面时N型晶体硅光致衰减现象要比P型晶体硅好。因为在地面时并不存在太空辐射的影响,此时P型晶体硅仍然存在性能衰减,而n型晶体硅的性能则显得更加稳定。
N型晶体硅太阳能电池可以分为铝背发射极、硼前发射极和硼背发射极三种结构。铝背发射极太阳电池的p-n结位于电池背表面,作为电池发射极的p+区域由铝电极和硅衬底之间的铝硅合金过程所形成。铝背发射极n型太阳电池的制作流程也跟传统P型太阳电池相似,具体步骤包括:①制绒清洗;②POCL3扩散前表面场;③PECVD镀SiNx减反射膜;④去背结;⑤丝网印刷电极;⑥烧结。
目前,国内外客户对N型硅太阳电池铝背发射极的性能要求包括:①掺杂浓度高(大于1019cm-3);②掺杂层较厚(大于4微米);③均匀;④电池片低翘低。而针对上述要求,未见相关专利报道。
发明内容
发明目的:本发明为了解决现有技术的不足,提供了一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆及其制备方法。
技术方案:一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉65~85份、有机粘结剂15~30份、玻璃粉0.5~3份、助剂0.5~3份,所述氮气雾化铝粉为球形铝粉中位径D50:1.0~2.5μm,D90:2.25~5.0μm,跨度:1.25~1.7,铝粉为含量大于99.9%的球形铝粉。
作为优选,所述的有机粘结剂的组成及重量百分含量为20~40%高分子聚合物和60~80%有机溶剂。
作为优选,所述的高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂、聚酰胺树脂和乙基纤维素中的一种或几种;所述的有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1。
作为优选,所述助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂。
作为优选,高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:0.5~3份硅、75~85份铝和10~20份硼。
作为优选,耐腐蚀添加剂为五氧化二钒。
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在700-1000rpm转速下,分散30~50min后,,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量1-5%的有机溶剂,采用高速分散机在1000-2000rpm转速下,分散15-35min,分散均匀,罐装封口待用。
有益效果:本发明克服了现有P型晶体硅在地面应用中仍然存在衰减的问题,提供了可用于铝背发射极N型太阳电池的背场铝浆,可提高晶体硅的少子寿命,以及减少光致衰减现象。本发明组份配比合理、制备工艺简单、制备的铝浆与N型衬底的附着力强,烧结制备的铝背场具有高掺杂、均匀性好、耐水煮和低翘曲等优点,适于工业化生产。
附图说明:附图1为铝背发射极n型太阳电池结构示意图。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述:
附图中,1—n型钝化介质膜,2—n型金属电极,3—n型基体,4—n++前表面场,5—铝合金p+发射极,6—铝。
本发明中,氮气雾化铝粉为球形铝粉中位径D50:1.0~2.5μm,D90:2.25~5.0μm,跨度:1.25~1.7,铝粉为含量大于99.9%的球形铝粉。高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂、聚酰胺树脂和乙基纤维素中的一种或几种。耐腐蚀添加剂为市售五氧化二钒。
本发明中玻璃粉的制备:按质量份称取55份的B2O3、1份的SiO2、25份的Bi2O3、9份的PbO和10份的ZnO,用混料机混合均匀,装入瓷坩埚,放入马弗炉,于1000℃,保温时间:50分钟,将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后,球磨4小时,经200目筛取得到粒径D90小于1微米的玻璃粘结剂。玻璃粉的熔点控制在400~450℃,是一种低热膨胀系数玻璃粉。
实施例1
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉65份、有机粘结剂15份、玻璃粉0.5份、助剂0.5份,有机粘结剂的组成及重量百分含量为20%高分子聚合物和80%有机溶剂。有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1。助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂。其中,高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:0.5份硅、75份铝和10份硼。
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在700-1000rpm转速下,分散30~50min后,,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量1-5%的有机溶剂,采用高速分散机在1000-2000rpm转速下,分散15-35min,分散均匀,罐装封口待用。
本发明制备的样品N型铝背电场浆料,通过250目丝网印刷在规格125mm×125mm两面制绒的单晶硅片上形成电极膜,进马弗炉220℃烘干。烘干以后铝电极膜层无脱落,然后换另一面印刷正面银浆,进马弗炉烧结,峰值温度780℃。烧结后测试其电性数据为:平均光电转换效率18.5%,测试其弯曲度为0.65mm。
实施例2:
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉85份、有机粘结剂30份、玻璃粉3份、助剂3份,有机粘结剂的组成及重量百分含量为40%高分子聚合物和80%有机溶剂。
高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂、聚酰胺树脂和乙基纤维素中的一种或几种;所述的有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1。助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂。高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:3份硅、85份铝和20份硼。
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在700rpm转速下,分散30min后,,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量1%的有机溶剂,采用高速分散机在1000rpm转速下,分散15min,分散均匀,罐装封口待用。
本发明制备的样品N型铝背电场浆料,通过250目丝网印刷在规格125mm×125mm两面制绒的单晶硅片上形成电极膜,进马弗炉220℃烘干。烘干以后铝电极膜层无脱落,然后换另一面印刷正面银浆,进马弗炉烧结,峰值温度800℃。烧结后测试其电性数据为:平均光电转换效率19.0%,测试其弯曲度为1.25mm。
实施例3:
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉80份、有机粘结剂20份、玻璃粉2份、助剂2份,有机粘结剂的组成及重量百分含量为30%高分子聚合物和70%有机溶剂。高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂、聚酰胺树脂和乙基纤维素中的一种或几种;有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1,助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂,高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:1份硅、80份铝和15份硼。
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在800rpm转速下,分散40min后,,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量2%的有机溶剂,采用高速分散机在1500rpm转速下,分散30min,分散均匀,罐装封口待用。
本发明制备的样品N型铝背电场浆料,通过250目丝网印刷在规格125mm×125mm两面制绒的单晶硅片上形成电极膜,进马弗炉220℃烘干。烘干以后铝电极膜层无脱落,然后换另一面印刷正面银浆,进马弗炉烧结,峰值温度790℃。烧结后测试其电性数据为:平均光电转换效率19.2%,测试其弯曲度为1.05mm。
实施例4:
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉60份、有机粘结剂16份、玻璃粉2份、助剂2份。所述的有机粘结剂的组成及重量百分含量为20~40%高分子聚合物和60~80%有机溶剂。
高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂,所述的有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1。助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂。
高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:23份硅、81份铝和13份硼。
一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在900rpm转速下,分散45min后,,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量4.5%的有机溶剂,采用高速分散机在1900rpm转速下,分散30min,分散均匀,罐装封口待用。
本发明制备的样品N型铝背电场浆料,通过250目丝网印刷在规格125mm×125mm两面制绒的单晶硅片上形成电极膜,进马弗炉220℃烘干。烘干以后铝电极膜层无脱落,然后换另一面印刷正面银浆,进马弗炉烧结,峰值温度820℃。烧结后测试其电性数据为:平均光电转换效率19.5%,测试其弯曲度为1.35mm。

Claims (2)

1.一种应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆,其特征在于:由下列重量份数的各组份组成:氮气雾化铝粉65~85份、有机粘结剂15~30份、玻璃粉0.5~3份、助剂0.5~3份,所述氮气雾化铝粉为球形铝粉中位径D50:1.0~2.5μm,D90:2.25~5.0μm,跨度:1.25~1.7,铝粉为含量大于99.9%的球形铝粉;
所述的有机粘结剂的组成及重量百分含量为20~40%高分子聚合物和60~80%有机溶剂;所述的高分子聚合物为聚乙烯醇缩醛树脂、聚酰胺树脂和乙基纤维素中的一种或几种;所述的有机溶剂的组成及重量比例:松油醇:丁基卡必醇:卵磷脂=3:2:1;
所述助剂有高掺杂添加剂和耐腐蚀添加剂;高掺杂添加剂为硅铝硼三元合金,硅铝硼三元合金由下列重量份数的各组份组成:0.5~3份硅、75~85份铝和10~20份硼;耐腐蚀添加剂为五氧化二钒;
所述玻璃粉的制备:按质量份称取55份的B2O3、1份的SiO2、25份的Bi2O3、9份的PbO和10份的ZnO,用混料机混合均匀,装入瓷坩埚,放入马弗炉,于1000℃,保温时间:50分钟,将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后,球磨4小时,经200目筛取得到粒径D90小于1微米的玻璃粘结剂,玻璃粉的熔点控制在400~450℃,是一种低热膨胀系数玻璃粉。
2.一种权利要求1所述的应用于N型晶体硅太阳能电池的背场铝浆的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
⑴将铝粉、助剂、玻璃粉与有机粘结剂混合,采用分散机在700-1000rpm转速下,分散30~50min后,在三辊研磨机上进行12遍的研磨;
⑵加入占原料总量1-5%的有机溶剂,采用高速分散机在1000-2000rpm转速下,分散15-35min,分散均匀,罐装封口待用。
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