CN103617822B

CN103617822B - 一种低翘曲的背铝浆料

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Publication number: CN103617822B
Application number: CN201310633274.XA
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103617822A

Abstract

本发明涉及一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉60~80%、无铅玻璃粉0.5~10%、有机载体19.5~29.9%、无机添加剂0.1~5%，其中无机添加剂为氧化钙、碳酸钙和草酸钙中的一种或其任意混合物。无机添加剂在背铝浆料烘干过程中或保持为或生成为氧化钙，在背铝浆料逐渐冷却的过程中吸湿放热，减缓了涂层的冷却过程，为涂层内应力的释放提供了条件，进而实现了降低翘曲的目的。本发明优选采用具有不同形状的铝粉混合物，其中球状铝粉在受热时容易撑开片状铝粉，异形铝粉与球状以及片状铝粉搭配使用，既兼顾了紧密堆积，又留有足够的空隙供铝浆在烧结过程中有空间收缩释放应力，更进一步降低了翘曲。

Description

一种低翘曲的背铝浆料

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种低翘曲的背铝浆料。

背景技术

在制造晶体硅太阳能电池时，利用丝网将铝浆印刷在硅片的背面，经过干燥、烧结、冷却等工艺，可以形成在硅基板和铝层之间形成硅-铝合金层，以消除硅片和电极之间的肖特基势垒，实现良好的欧姆接触，且冷却后的硅片上形成掺杂有铝的硅外延生长层，即背场层，以提高电池的开路电压和提高光电转换效率。目前背铝浆料的研发出了考虑提高电池的光电转换效率之外，主要还需要考虑电池硅片的翘曲值。由于背铝浆料覆盖了硅片的绝大多数表面，而背铝浆料中最主要的成分铝与硅片的热膨胀系数相差接近一个数量级，在烧结后的电池硅片的冷却过程中，铝层的收缩远大于硅层的收缩效率，当冷却温度低至硅铝共晶的温度577℃后，熔融态的硅铝层凝固，硅层和铝层由于硅铝合金层连接，将不能够发生相对位移，此后收缩上的差异将导致连接处产生应力，最终导致电池硅片弯曲、破损。加上目前的发展趋势是使用的硅片厚度越来越薄，薄硅片带来的翘曲问题更为严重。

为了改善这种翘曲现象，申请号为201010264080.3的中国专利提出通过将粒径为6～8微米以及3～5微米的粗细铝粉配合使用，以减小烧结过程中产生的应力，进而实现低翘曲。但是这种方法通过细铝粉膨胀产生的空间有限，因此降低翘曲的程度有限。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低翘曲的背铝浆料。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：

铝粉60~80%

无铅玻璃粉0.5~10%

有机载体19.5~29.9%

无机添加剂0.1~5%。

其中所述无机添加剂为氧化钙、碳酸钙和草酸钙中的一种或其任意混合物。其中碳酸钙和草酸钙在背铝浆料烘干过程中可以转化为氧化钙；在背铝浆料逐渐冷却的过程中，氧化钙吸湿放热，释放的热量减缓了背铝浆料的冷却过程，为浆料在冷却过程中内应力的释放提供了条件，进而实现了降低翘曲的目的。

优选地，所述铝粉由球状铝粉、片状铝粉和异形铝粉混合而成；所述球状铝粉的粒径为1.3～6.5微米，所述片状铝粉的粒径为2.6～10微米，厚度为0.2～1.5微米，所述异形铝粉为树枝状铝粉或球刺状铝粉，粒径为10～18微米。进一步优选地，所述铝粉由球状铝粉、片状铝粉和异形铝粉按2～4：1～3：1的质量配比混合而成。所述异形铝粉最好为球刺状铝粉。

在上述技术方案的基础上，优选所述无机添加剂的平均粒径≤1.3微米。采用细粉的无机添加剂有利于其更为均匀的分散，进而吸湿在涂层中产生均匀的热量。优选地，所述无机添加剂经过偶联剂的表面处理，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。对无机添加剂进行偶联剂处理同样是起到均匀分散无机添加剂、均匀释放热量的作用。

优选地，所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5～15%B₂O₃、50～70%Bi₂O₃、0～2%Al₂O₃、2～8%ZnO、1～10%Na₂O、15.5～29%SiO₂、0.5～5%MoO₃、0～5%ZrO₂；其中，玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明低翘曲的背铝浆料加入氧化钙、碳酸钙和草酸钙中的一种或几种作为无机添加剂，这些无机添加剂在背铝浆料烘干过程中或保持为或生成为氧化钙，在背铝浆料逐渐冷却的过程中，氧化钙吸湿放热，释放的热量减缓了涂层的冷却过程，为涂层内应力的释放提供了条件，进而实现了降低翘曲的目的。另外，本发明采用不同形状铝粉的混合物作为导电体，其中球状铝粉的粒径比片状铝粉以及异形铝粉小，片状铝粉为薄片形，球状铝粉在受热时容易撑开片状铝粉形成空隙供铝浆在烧结过程中有空间收缩释放应力；另外异形铝粉与球状以及片状铝粉搭配使用，既兼顾了紧密堆积，又留有足够的空隙供铝浆在烧结过程中有空间收缩释放应力，进而更进一步降低了翘曲。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施例1

本发明是一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉70%、无铅玻璃粉5%、有机载体22%、碳酸钙3%。

其中碳酸钙过5000目筛，粒径≤2.6微米；铝粉为球状，选取过2000目筛但被10000目筛截留住的部分，粒径为1.3～6.5微米；无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：10%B₂O₃、58%Bi₂O₃、1%Al₂O₃、6%ZnO、1.5%Na₂O、20%SiO₂、3%MoO₃、0.5%ZrO₂。

实施例2

本发明是一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉75%、无铅玻璃粉0.5%、有机载体19.5%、草酸钙5%。

其中草酸钙过10000目筛，平均粒径≤1.3微米；铝粉由球状铝粉、片状铝粉和树枝状铝粉按5：2：1的质量配比混合而成。球状铝粉选取过2000目筛但被10000目筛截留住的部分，粒径为1.3～6.5微米；片状铝粉厚度为0.2～1.5微米，选取过1340目筛但被5000目筛截留住的部分，粒径为2.6～10微米；树枝状铝粉选取过800目筛但被1340目筛截留住的部分，粒径为10～18微米。无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：8%B₂O₃、56%Bi₂O₃、1%Al₂O₃、4%ZnO、4%Na₂O、25%SiO₂、1%MoO₃、1%ZrO₂。

实施例3

本发明是一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉60%、无铅玻璃粉10%、有机载体29.9%、氧化钙0.1%。

其中氧化钙平均粒径≤1.3微米，且用雾化喷洒硅烷偶联剂的乙醇溶液的方式进行表面处理，偶联剂的用量为氧化钙质量的1%，雾化喷洒后置于50～70℃下真空干燥；所述铝粉由球状铝粉、片状铝粉和球刺状铝粉按4：3：1的质量配比混合而成。球状铝粉的粒径为1.3～6.5微米，片状铝粉的粒径为2.6～10微米，厚度为0.2～1.5微米，球刺状铝粉的粒径为10～18微米。无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5.5%B₂O₃、70%Bi₂O₃、2%ZnO、1.5%Na₂O、15.5%SiO₂、0.5%MoO₃、5%ZrO₂。

实施例4

本发明是一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉80%、无铅玻璃粉4.5%、有机载体14%、氧化钙1.5%。

其中氧化钙平均粒径≤1.3微米，且且用雾化喷洒硅烷偶联剂的乙醇溶液的方式进行表面处理，偶联剂的用量为氧化钙质量的1.5%，雾化喷洒后置于50～70℃下真空干燥；铝粉由球状铝粉、片状铝粉和球刺状铝粉按2：1：1的质量配比混合而成。球状铝粉的粒径为1.3～6.5微米，片状铝粉的粒径为2.6～10微米，厚度为0.2～1.5微米，球刺状铝粉的粒径为10～18微米。无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5%B₂O₃、50%Bi₂O₃、2%Al₂O₃、8%ZnO、1%Na₂O、29%SiO₂、5%MoO₃。

实施例5

本发明是一种低翘曲的背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉70%、无铅玻璃粉8%、有机载体21%、氧化钙1%。

其中氧化钙平均粒径≤1.3微米，且用雾化喷洒钛酸酯偶联剂的乙醇溶液的方式进行表面处理，偶联剂的用量为氧化钙质量的2%，雾化喷洒后置于50～70℃下真空干燥。铝粉由球状铝粉、片状铝粉和球刺状铝粉按3：2：1的质量配比混合而成。球状铝粉的粒径为1.3～6.5微米，片状铝粉的粒径为2.6～10微米，厚度为0.2～1.5微米，球刺状铝粉的粒径为10～18微米。无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：15%B₂O₃、53%Bi₂O₃、0.5%Al₂O₃、2.5%ZnO、10%Na₂O、17%SiO₂、1.5%MoO₃、0.5%ZrO₂。

将上述配方制成的背铝浆料在单晶125硅片上试用，印刷增重1±0.1g，在200～240℃的温度条件下烘干，在烧结峰值为830℃的条件下烧结。测试电池片电性能以及翘曲情况，主要性能见表1。

比较例1

除了去除实施例1中的碳酸钙，按照实施例1中的配方制备比较浆料；将比较浆料采用实施例1～5的测试方法，其主要性能见于表1。

表1：

通过表1可以清楚地看出，加入碳酸钙、草酸钙、氧化钙等无机添加剂可以改善翘曲情况。尤其采用由球状铝粉、片状铝粉和异形铝粉组成的混合物作为背铝浆料的导电体，改善翘曲的程度更好。

上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低翘曲的背铝浆料，其特征在于，其组分按重量百分数计算包括：铝粉60~80%、无铅玻璃粉0.5~10%、有机载体19.5~29.9%、无机添加剂0.1~5%，其中，所述无机添加剂为氧化钙、碳酸钙和草酸钙中的一种或其任意混合物；所述无机添加剂的平均粒径≤1.3微米；所述无机添加剂经过偶联剂的表面处理，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5~15%B₂O₃、50~70%Bi₂O₃、0~2%Al₂O₃、2~8%ZnO、1~10%Na₂O、15.5~29%SiO₂、0.5~5%MoO₃、0~5%ZrO₂；其中，无铅玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

2.如权利要求1所述的低翘曲的背铝浆料，其特征在于，所述铝粉由球状铝粉、片状铝粉和异形铝粉混合而成；所述球状铝粉的粒径为1.3~6.5微米，所述片状铝粉的粒径为2.6~10微米，厚度为0.2~1.5微米，所述异形铝粉为树枝状铝粉或球刺状铝粉，粒径为10~18微米。

3.如权利要求2所述的低翘曲的背铝浆料，其特征在于，所述铝粉由球状铝粉、片状铝粉和异形铝粉按2~4：1~3：1的质量配比混合而成。