CN103745765A

CN103745765A - 一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆

Info

Publication number: CN103745765A
Application number: CN201310727471.8A
Authority: CN
Inventors: 赵保星; 易臻希; 谢于柳
Original assignee: Hunan Red Sun Photoelectricity Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Red Sun Photoelectricity Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明公开了一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，以重量百分比含量计，所述铝浆包括60%—80%的铝粉，0.1%—6%的玻璃粉，15%—35%的有机载体，0.1%—5%的添加剂，所述添加剂为含金属源的有机物。该添加剂在浆料加工或烧结过程中挥发、分解、反应可产生了膨胀系数小于10×10^-6K的纳米形态的金属氧化物、氮化物、碳化物颗粒，其热膨胀系数与硅接近，纳米颗粒镶嵌在铝浆中铝粉颗粒之间，在保证背场附着力、背场钝化同时，实现了太阳能电池背面铝浆的低翘曲性。

Description

一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆

技术领域

本发明属于晶硅电池背面铝浆领域，具体涉及一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆。

背景技术

太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极可将电能输出。具有P型硅的太阳能电池结构，其负电极通常在电池的正面，而其正电极在背面。当光照射时，合适波长的辐射导致了半导体中产生空穴一电子对。在P-N结上存在的电势差使空穴和电子以相反的方向迁移穿过该结，从而产生了电流的流动，这种流动可将电能传递给外电路。

在形成太阳能电池的制造过程中，铝浆通常被丝网印刷在硅片的背面并进行干燥;干燥完成后对该硅片进行烧结。铝浆的主要作用在于两个：其一是铝成分在烧结过程中扩散到硅体中形成重掺杂的p⁺层即背电场，在背电场的作用下电子被推离背面进而降低了背面空穴被电子复合的几率，提高了开路电压；另一方面铝粉烧结后在电池背面形成镜面，可将透过电池而未被电池吸收的太阳光重新反射回电池内部增加了光子被太阳能电池吸收的几率进而提高了电池的短路电流。故而铝浆的性能对于提高太阳能电池光电特性是十分重要的。

在常规的太阳能电池铝浆中，Al-Si合金的热膨胀系数远大于硅的热膨胀系数，在烧结冷却阶段Al-Si合金的收缩远大于硅，导致电池片形成凸型的翘曲。随着太阳能电池技术薄片化趋势，硅片的翘曲会造成成品率大幅降低。通常有三个方法降低电池翘曲：1.降低铝浆印刷湿重，即通过增加印刷压力等来降低印刷到电池背面的铝浆的重量，该方法降低空间有限，同时还会因为铝浆重量的降低减弱铝背场的钝化性能；2.降低Al-Si的热膨胀系数，通过在铝浆中加入低膨胀系数或者负膨胀系数的添加物，该方法效果不明显而且添加物价格比较贵。3.降低铝浆颗粒的相互作用，该方法可以大幅降低硅片翘曲，其通过改变玻璃料成分和数量来实现，但是会导致铝浆附着力弱，也会导致背场钝化能力减弱，严重影响电池力学和电学性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆。本发明铝浆烧结于电池背面后，通过在铝粉颗粒间镶嵌低膨胀系数的金属氧化物、氮化物、碳化物来降低烧结后铝层的热膨胀系数及铝粉间作用力，达到大幅降低硅片翘曲的目的，同时保证铝粉层与硅片的附着力，保证铝背场的钝化作用。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，它包括如下重量百分比的组分：

铝粉60%—80%

玻璃粉0.1%—6%

有机载体15%—35%

添加剂0.1%—5%，且各组分的重量百分含量之和小于等于100%；

所述添加剂为含金属源的有机物，所述含金属源的有机物的通式为M(R)_n或者(R)_n(MO_x)_y，其中M代表金属离子；R代表苯基或者1-6个碳的烷基；n代表R的个数，n为1-5；x代表O原子的个数，x为3或4，y代表金属酸根MO_X的个数，y为1-5。

所述M优选为钛、铝、硼或铟。

所述含金属源的有机物更优选选自钛酸四丁酯、三烷基铝、三乙基硼和三苯基铟中的一种或几种。

所述铝粉的平均粒径优选为1μm～10μm。

所述玻璃粉优选为铅系、铋系玻璃中的一种或几种。

所述有机载体优选为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纤维素、树脂中的一种或多种。

优选方案：所述铝浆还包括分散剂，所述分散剂在铝浆中的重量百分比为0.5%—10%,且各组分的重量百分含量之和等于100%。

所述分散剂优选为硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一种或多种。

下面对本发明做进一步解释和说明：

本发明的主要创新点在于，在铝浆的制备过程中添加含金属源的有机物的添加剂，所述添加剂形态为液态，该形态的添加剂可直接添加。在浆料加工或烧结过程中挥发、分解、反应可产生了膨胀系数小于10×10^-6K的纳米形态的金属氧化物、氮化物、碳化物的含金属源的有机物，例如氧化钛、氧化铝、氮化硅、氧化碲、氧化锌等。有机金属源形成的纳米颗粒镶嵌在铝粉颗粒之间，热膨胀系数与硅接近，在保证背场附着力、背场钝化同时，实现了太阳能电池背面铝浆的低翘曲性。

制备上述铝浆时是分别准备好铝粉、玻璃粉和添加剂，有机载体则由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纤维素、树脂中的一种或多种物质混合后在100-200℃溶解、搅拌均匀制得，然后将各原料组分混合，制得铝浆。

使用的有机载体是由10%乙基纤维素、65%松油醇、5%二乙二醇丁醚、6%醇酯、12%丁基卡必醇、2%酚醛树脂混合，在100-200℃溶解、搅拌均匀制得的有机载体

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，可以综合利用了常规降低翘曲的方法，降低了铝粉层的热膨胀系数，同时降低了铝粉颗粒间作用力，进而保证背场附着力和背场钝化效果的前提下，大幅降低硅片翘曲。本发明铝浆烧结于电池背面后，通过在铝粉颗粒间镶嵌低膨胀系数的金属氧化物、氮化物、碳化物来降低烧结后铝层的热膨胀系数及铝粉间作用力，达到大幅降低硅片翘曲的目的，同时保证铝粉层与硅片的附着力，保证铝背场的钝化作用。本发明能在不提高电池成本、不改变现有工艺前提下降低铝浆引起的硅片翘曲。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

制备方法：分别准备好铝粉、玻璃粉和添加剂，有机载体则由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纤维素、树脂中的一种或多种物质混合后在100-200℃溶解、搅拌均匀制得，然后将各原料组分混合，制得铝浆。

按照上述制备方法，如表1所示，浆料A为对照组，B为加入一般氧化物粉体作为添加剂的对比例，浆料A1至A5为本发明铝浆的五种具体实施方法。

表1铝浆配比（w%）

其中，所有铝浆使用的玻璃粉为Bi2O3-SiO2-ZnO系无铅玻璃粉，型号为BP3100；使用的有机载体是由10%乙基纤维素、65%松油醇、5%二乙二醇丁醚、6%醇酯、12%丁基卡必醇、2%酚醛树脂混合，在100-200℃溶解、搅拌均匀制得的有机载体，其中百分比含量指重量百分比含量。各组铝浆的性能对比数据见表2，可见本发明的铝浆具有低翘曲性和高附着力。

表2实施例铝浆电性能比较

Claims

1.一种高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，它包括以下重量百分比的组分：

铝粉60%—80%

玻璃粉0.1%—6%

有机载体15%—35%

添加剂0.1%—5%，且各组分的重量百分含量之和小于等于100%；

2.根据权利要求1所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述M为钛、铝、硼或铟。

3.根据权利要求2所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述含金属源的有机物选自钛酸四丁酯、三烷基铝、三乙基硼和三苯基铟中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述铝粉的平均粒径为1μm～10μm。

5.根据权利要求1所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述玻璃粉为铅系、铋系玻璃中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述有机载体为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纤维素、树脂中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述铝浆还包括分散剂，所述分散剂在铝浆中的重量百分比为0.5%—10%,且各组分的重量百分含量之和等于100%。

8.根据权利要求6所述高附着力、低翘曲的晶硅电池背面铝浆，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一种或多种。