CN103531265B - 晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆及其制备方法，该铝浆的组成及重量百分含量：低熔点铝合金60～80%、有机粘结剂10～20%、玻璃粉6～10%、助剂1～10%，其制备方法是称取上述成分混合，采用分散机分散后，在三辊研磨机上研磨；研磨后，加入有机溶剂，采用高速分散机分散均匀，罐装封口待用。本发明主要针对激光开孔和化学腐蚀的局限性，研发了一种可均匀印刷至晶体硅上，通过共烧结，穿透硅片背面钝化层，形成背场局域接触穿透的铝浆，避免了激光开孔导致的对硅片的损坏、化学腐蚀的污染，本发明的铝浆市场前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的背场穿透型铝浆及其制备方法，具体涉及一种背场局域接触穿透型铝浆及其制备方法。
背景技术
目前，降低晶体硅成本，是竞争日益激烈的光伏产业追求的目标之一，降低硅原料成本，一般需要向更薄的硅片发展，采用更薄的硅片是以后晶体硅太阳能电池产业发展的趋势之一。
少数载流子的扩散长度大于硅片的厚度时，电池片上下表面的复合速率对效率的影响显得更加重要。改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已经成为提高电池效率的主要手段之一。背钝膜主要包括氮化硅、氧化硅、氧化铝以及氮氧化硅等化学结构，背钝化电池相较于普通电池，它的表面钝化膜可以降低载流子复合，提高转化效率；还可以改善接触，降低接触电阻，增加并联电阻；同时，它还具有减反射作用。
在电池背表面形成了一层钝化层后，为了使得印刷上去的背场铝浆和太阳电池的衬底有个良好的欧姆接触、收集电流，就出现了以下的制备工艺：①激光开孔法，美国杜邦公司已经推出了几款应用于这一技术的浆料，杜邦™Solamet® PV36x系列新型铝浆应用于背面钝化(Rear-side Passivation)晶体硅光伏电池技术，成功达到20.3%电池转换效率，更高的转换效率即代表电池能输出更多电力。但是这一技术所产生的不足在于需要添加一整套的设备，同时工艺复杂，产生的成本高。②化学腐蚀法，主要是在复合钝化膜上采用硅浆料丝网印刷具有点接触图案的硅浆层，然后采用化学腐蚀液腐蚀掉复合钝化膜中未被硅浆层覆盖的区域，德国莫克公司也有相应的腐蚀试剂，但是化学腐蚀的不足在于会产生污染。
采用丝网印刷的方法制备条形状局域接触和背面点接触发现，在正常的烧结状态下，铝浆很难穿透钝化膜，无法形成良好的欧姆接触，导致串联电阻增大，降低电池片光电转化效率。形成良好的欧姆接触，提高填充因子，是背钝化技术发展应用的必要条件。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种可用于晶体硅太阳能电池背场局域接触的铝浆，该铝浆的主要特点在于是通过共烧结的工艺，使得铝浆直接穿透背面钝化层，形成良好的欧姆接触。
技术方案：本发明所述的一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆及其制备方法，所述铝浆的组成及重量百分含量：低熔点铝合金60～80%、有机粘结剂10～20%、玻璃粉6～10%、助剂1～10%。
作为优选，所述低熔点铝合金是铝硅合金粉，铝镁合金粉和铝硼合金粉的一种或几种。
作为优选，所述铝硅合金粉的组成及其质量百分比称重：80～85%铝和15～20%硅，其熔点在610～650℃；所述铝镁合金粉的组成及其质量百分比称重：75～85%铝和15～25%镁，其熔点590-650℃；所述铝硼合金粉的组成及其质量百分比称重：70～80%铝和20～30%硼，其熔点630～650℃。
作为优选，所述有机粘结剂的组成及其质量百分比称重：10～20%高分子聚合物和80～90%有机溶剂。
作为优选，所述高分子聚合物为环氧树脂、有机硅树脂、硼改性树脂、二甲苯树脂等中的一种或几种。
作为优选，所述有机溶剂为松油醇，丁基卡必醇醋酸酯和卵磷脂按2:2:1配比组成。
作为优选，所述玻璃粉的原料组成及其质量百分比称重：15～20%的B2O3、1～3%的SiO2、10～20%的Bi2O3、60～70%的PbO和5～10%的ZnO，将称好的上述原料混合均匀后置于高温马弗炉加热，温度控制900～1600℃，保温时间：40～60分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨2.5～10小时，经200～400目筛取得到粒径D90小于2微米的玻璃粘结剂备用，其中玻璃粉的熔点控制在350～450℃。
作为优选，所述助剂为导电助剂，该助剂是炭粉或镍粉中的一种或两种的组合，可有效的降低晶体硅太阳能电池的接触电阻。
本发明还公开了一种一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取占原料总质量的60～80%的低熔点铝合金、助剂1～10%、玻璃粉6～10%与有机粘结剂10～20%混合，采用分散机在800-1000rpm转速下，分散40～50min后，在三辊研磨机上研磨12遍；
（2）研磨后，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10-30min,分散均匀，罐装封口待用。
上述制备方法中，所述铝合金的熔点控制在450～650℃，是一种低熔点的铝合金。
有益效果：本发明主要针对激光开孔和化学腐蚀的局限性，研发了一种可均匀印刷至晶体硅上，通过共烧结，穿透硅片背面钝化层，形成背场局域接触穿透的铝浆，避免了激光开孔导致的对硅片的损坏、化学腐蚀的污染，本发明的铝浆市场前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
玻璃粉的制备：按质量份称取15份的B2O3、3份的SiO2、15份的Bi2O3、60份的PbO和7份的ZnO，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚，放入马弗炉，于900℃，保温时间：60分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨2.5小时，经200目筛取得到粒径D90小于2微米的玻璃粘结剂；
有机粘结剂的制备：按质量份称取有机硅树脂30份和有机溶剂70份混合后大分散机上分散50～70min，分散溶解，得到透明、均一的有机粘合剂；
制备电池背场铝浆：铝合金为市售纯度99.9%、平均粒径1.0～2.5微米的低熔点铝硅合金粉，按质量份称取铝硅合金粉75份，玻璃粉7份，有机粘结剂15份，助剂3份，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至15微米以下的铝背电场浆料。
采用上述制备的样品P型铝背电场浆料，通过250目丝网印刷在规格125mm×125mm的单晶硅片的背钝化面上形成电极膜，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：平均多晶硅太阳能电池光电转换效率18.2%。
实施例2
玻璃粉的制备：按质量份称取17份的B2O3、1份的SiO2、13份的Bi2O3、65份的PbO和4份的ZnO；
有机粘结剂的制备：按质量份称取有机硅树脂35份和有机溶剂70份混合后大分散机上分散50～70min，得到透明、均一的有机粘合剂；
制备电池背场铝浆：铝合金为市售纯度99.9%、平均粒径1.0～2.5微米的低熔点铝硅合金粉，按质量份称取铝硅合金粉70份，玻璃粉10份，有机粘结剂17份，助剂3份；
相关制备步骤同实施例1。
实施例3
玻璃粉的制备：按质量份称取20份的B2O3、1份的SiO2、15份的Bi2O3、63份的PbO和1份的ZnO；
有机粘结剂的制备：按质量份称取有机硅树脂35份和有机溶剂65份混合后大分散机上分散50～70min，得到透明、均一的有机粘合剂；
制备电池背场铝浆：铝合金为市售纯度99.9%、平均粒径1.0～2.5微米的低熔点铝硅合金粉，按质量份称取铝硅合金粉70份，玻璃粉10份，有机粘结剂17份，助剂3份；
相关制备步骤同实施例1。
实施例4
玻璃粉的制备：按质量份称取10份的B2O3、3份的SiO2、15份的Bi2O3、70份的PbO和5份的ZnO，；
有机粘结剂的制备：按质量份称取有机硅树脂30份和有机溶剂70份混合后大分散机上分散50～70min，得到透明、均一的有机粘合剂；
制备电池背场铝浆：铝合金为市售纯度99.9%、平均粒径1.0～2.5微米的低熔点铝硅合金粉，按质量份称取铝硅合金粉72份，玻璃粉10份，有机粘结剂15份，助剂3份；
相关制备步骤同实施例1。
实施例5
玻璃粉的制备：按质量份称取10份的B2O3、3份的SiO2、12份的Bi2O3、70份的PbO和5份的ZnO；
有机粘结剂的制备：按质量份称取有机硅树脂30份和有机溶剂70份混合后大分散机上分散50～70min，得到透明、均一的有机粘合剂；
制备电池背场铝浆：铝合金为市售纯度99.9%、平均粒径1.0～2.5微米的低熔点铝硅合金粉，按质量份称取铝硅合金粉72份，玻璃粉10份，有机粘结剂15份，助剂3份；
相关制备步骤同实施例1。
Claims (4)
1.一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆，其特征在于：
该铝浆的组成及重量百分含量：低熔点铝合金60～80％、有机粘结剂10～20％、玻璃粉6～10％、助剂1～10％；
所述低熔点铝合金是铝硅合金粉，铝镁合金粉和铝硼合金粉的一种或几种；
所述铝硅合金粉的组成及其质量百分比称重：80～85％铝和15～20％硅，其熔点在610～650℃；所述铝镁合金粉的组成及其质量百分比称重：75～85％铝和15～25％镁，其熔点590-650℃；所述铝硼合金粉的组成及其质量百分比称重：70～80％铝和20～30％硼，其熔点630～650℃；
所述有机粘结剂的组成及其质量百分比称重：10～20％高分子聚合物和80～90％有机溶剂；
所述有机溶剂为松油醇，丁基卡必醇醋酸酯和卵磷脂按2:2:1配比组成；
所述玻璃粉的组成及其质量百分比称重：15～20％的B2O3、1～3％的SiO2、10～20％的Bi2O3、60～70％的PbO和5～10％的ZnO，经处理得到粒径D90为1-2微米的玻璃粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆，其特征在于：所述高分子聚合物为环氧树脂、有机硅树脂、硼改性树脂、二甲苯树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆，其特征在于：所述助剂为导电助剂，该助剂是炭粉或镍粉中的一种或两种的组合。
4.一种如权利要求1所述晶体硅太阳能电池背场局域接触铝浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取占原料总质量的60～80％的低熔点铝合金、助剂1～10％、玻璃粉6～10％与有机粘结剂10～20％混合，采用分散机在800-1000rpm转速下，分散40～50min后，在三辊研磨机上研磨12遍；
(2)研磨后，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10-30min,分散均匀，罐装封口待用。
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