CN103824653B

CN103824653B - 一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法

Info

Publication number: CN103824653B
Application number: CN201410100299.8A
Authority: CN
Inventors: 任永华; 张伟; 贾进莉; 赵亮富
Original assignee: SHANXI SHENGCHI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: CN103824653A

Abstract

本发明一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法，属于太阳能电池背场浆料的技术领域；提供一种高性能晶体硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，该铝浆不含铅，过网性能好，烧结后硅片翘曲小，铝膜不起铝珠、铝包，致密性及导电性好，铝膜与电池片附着力高，电池片转换效率高，同时铝膜稳定性好；按照以下步骤进行：制备有机载体，制备混配铝粉，制备金属氧化物，选取铝硅合金粉，最后完成铝浆的制备；本发明主要应用在太阳能电池背场的浆料方面。

Description

一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法

技术领域

本发明一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法，属于太阳能电池背场浆料的技术领域。

背景技术

太阳能是取之不尽，无污染，无噪音的新能源。硅太阳能电池是目前成熟的，可以将太阳能直接转变为电能的绿色环保材料，铝浆作为其制作背电场的主要原料，具有价格便宜、性能稳定、抗老化性好、易与硅形成欧姆接触等优点，因而得到广泛应用。作为一种应用性很强的材料，国内外对铝浆的制备技术进行了大量研究，申请了大量专利。国外的铝浆生产厂家主要有杜邦、福禄等，国内的铝浆生产厂家主要有儒兴、优乐，鸿源等。目前国内厂家生产的铝浆在性能上已与国外产品接近，但在光电转换效率、外观、翘曲度等方面还需进一步改进。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种高性能晶体硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，该铝浆不含铅，采用200-300目丝网印刷，过网性能好，烧结后硅片翘曲小，铝膜不起铝珠、铝包，致密性及导电性好，铝膜与电池片附着力高，能形成良好的欧姆接触，电池片转换效率高，同时铝膜稳定性好，80℃水煮20分钟不起灰、不变色。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法，按照以下步骤进行：

1）制备有机载体，将松油醇30-50份和添加剂25-70份加入到反应釜中，搅拌均匀，加热至60-100℃，再加入分散剂1-7份、高分子树脂0.1-5份及乙基纤维素2-7份，搅拌2-5小时，待乙基纤维素完全溶解，有机载体呈透明状为止；

所述添加剂是苯甲醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯和柠檬酸三丁酯中的一种或多种；

所述高分子树脂是酚醛树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的一种或多种；

所述乙基纤维素采用粘度为10mPa·s和粘度为45mPa·s的两种乙基纤维素进行混配；

2）制备混配铝粉，准备粒径为1-2μm铝粉0-40份、2-3μm铝粉0-45份、4-5μm铝粉0-40份、5-6μm铝粉30-80份，按总量100份，取其中的两种或两种以上进行混配；

3）制备金属氧化物，将纯MoO3或V205与一定比例（多少比例）的无水乙醇混合，加入球磨罐中，在500转/分下研磨6h，取出后120度下烘干12h，过300目筛，得到MoO3粉或V205粉；

4）铝硅合金粉，选取粒径分布在3-6μm，硅质量百分比含量在10-11%的铝硅合金粉；

5）制备铝浆，取有机载体20-30份，混配铝粉65-75份，金属氧化物0.1-1份，铝硅合金粉1-3份，铋系玻璃粉1-5份，在高速分散机上混合均匀，将混合物料在三辊研磨机上进行多次研磨，直至铝浆的细度达到15-25μm之间。

所述金属氧化物为MoO3和V2O5中的一种或两种。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：

本发明通过采用不同粒径分布的铝粉进行混配，提高了铝膜烧结后的致密性，从而改善了铝膜的耐湿性，提高了铝膜的导电性；粘度为10mPa·s和粘度为45mPa·s的两种乙基纤维素进行混配作为有机载体的增稠剂及成膜剂，可同时兼顾载体粘度、触变性和成膜性，优化了铝浆的抗沉性和过网性；在铝浆的制备过程中加入微量的金属氧化物，可使烧结后的铝膜更加致密光滑、不起铝珠和铝包；通过在铝浆中加入铝硅合金粉，降低晶体硅太阳能电池烧结后的翘曲度。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例1

1、有机载体的制备

按质量百分比取粘度10mPa·s的乙基纤维素3%、粘度45mPa·s的乙基纤维素2%、苯甲醇5%、松油醇40%、丁基卡必醇15%、丁基卡必醇醋酸酯15%、柠檬酸三丁酯13%、分散剂5%、酚醛树脂2%，总量100%。先将苯甲醇、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯加入反应釜中，搅拌均匀，加热至60℃，再加入分散剂、酚醛树脂及乙基纤维素，搅拌2-5小时，待乙基纤维素完全溶解，得到透明、均一的有机载体。

2、混配铝粉的制备

按质量百分比取1-2μm铝粉5%,2-3μm铝粉10%，4-5μm铝粉35%，5-6铝粉50%，总量100%，混合均匀得到混配铝粉。

3、MoO3粉的制备

市售分析纯MoO3与无水乙醇混合，加入球磨罐中，在500转/分下研磨6h，取出后120度下烘干12h，过300目筛，得到MoO3粉。

4、铝硅合金粉：为市售铝硅合金粉，粒径分布3-6μm，硅质量百分比含量在10-11%。

5、高性能背场铝浆的制备

按质量百分比取有机载体25%，混配铝粉70%，铋系玻璃粉3%，MoO3粉0.5%，铝硅合金粉2.5%。采用高速分散机将所用物料混合均匀，用三辊研磨机反复研磨，待物料细度小于25μm，得到高性能背场铝浆。

将铝浆用250目丝网印刷于156×156多晶硅片上，经烘干、烧结后测试电性能为：

开路电压	短路电流	填充因子	并联电阻	串联电阻	转换效率
						(mV)	(mA)	(%)	(Ω)	(Ω)	(%)
620	8745	79.20	209.98	0.0022	17.66

测试其翘曲度为0.4mm。

将烧结后的电池片做铝背场剥离强度实验：在钢化玻璃上层叠EVA和TPT，将电池片放入EVA中，使用层压机进行封装。用刻刀将封装后的样品表面的EVA胶割成1cm×30cm的小条，使用拉伸试验机进行剥离强度实验（方向180度，剥离速度300mm/min）。经测试，其剥离强度为40N/cm。

实施例2

1、有机载体的制备

按质量百分比取粘度10mPa·s的乙基纤维素2%、粘度45mPa·s的乙基纤维素3%、苯甲醇5%、松油醇20%、丁基卡必醇25%、丁基卡必醇醋酸酯25%、柠檬酸三丁酯12%、分散剂5%、环氧树脂3%，总量100%。先将苯甲醇、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯加入反应釜中，搅拌均匀，加热至70℃，再加入分散剂、环氧树脂及乙基纤维素，搅拌2-5小时，待乙基纤维素完全溶解，得到透明、均一的有机载体。

2、混配铝粉的制备

按质量百分比取1-2μm铝粉10%,2-3μm铝粉5%，4-5μm铝粉30%，5-6μm铝粉55%，总量100%，混合均匀得到混配铝粉。

3、V2O5粉的制备

市售分析纯V2O5与无水乙醇混合，加入球磨罐中，在500转/分下研磨6h，取出后120度下烘干12h，过300目筛，得到V2O5粉。

4、铝硅合金粉：同实施例1。

5、高性能背场铝浆的制备

按质量百分比取有机载体20%，混配铝粉73%，铋系玻璃粉5%，V2O5粉1%，铝硅合金粉2%。采用高速分散机将所用物料混合均匀，用三辊研磨机反复研磨，待物料细度小于25μm，得到高性能背场铝浆。

开路电压	短路电流	填充因子	并联电阻	串联电阻	转换效率
						(mV)	(mA)	(%)	(Ω)	(Ω)	(%)
620	8718	79.40	200.53	0.0022	17.64

测试其翘曲度为0.5mm。

将烧结后的电池片按实施例1所述方法测试铝背场剥离强度。经测试，其剥离强度为38N/cm。

实施例3

1、有机载体的制备

按质量百分比取粘度10mPa·s的乙基纤维素1%、粘度45mPa·s的乙基纤维素4%、苯甲醇5%、松油醇30%、丁基卡必醇15%、丁基卡必醇醋酸酯25%、柠檬酸三丁酯10%、分散剂7%、聚酯树脂3%，总量100%。先将苯甲醇、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯加入反应釜中，搅拌均匀，加热至80℃，再加入分散剂、聚酯树脂及乙基纤维素，搅拌2-5小时，待乙基纤维素完全溶解，得到透明、均一的有机载体。

2、混配铝粉的制备

按质量百分比取2-3μm铝粉15%，4-5μm铝粉40%，5-6μm铝粉45%，总量100%，混合均匀得到混配铝粉。

3、V2O5粉的制备：同实施例2

4、铝硅合金粉：同实施例1。

5、高性能背场铝浆的制备

按质量百分比取有机载体25%，混配铝粉70%，铋系玻璃粉1%，V2O5粉1%，铝硅合金粉3%。采用高速分散机将所用物料混合均匀，用三辊研磨机反复研磨，待物料细度小于25μm，得到高性能背场铝浆。

开路电压	短路电流	填充因子	并联电阻	串联电阻	转换效率
						(mV)	(mA)	(%)	(Ω)	(Ω)	(%)
622	8736	79.22	230.57	0.0024	17.69

测试其翘曲度为0.3mm。

将烧结后的电池片按实施例1所述方法测试铝背场剥离强度。经测试，其剥离强度为35N/cm。

实施例4

1、有机载体的制备

按质量百分比取粘度10mPa·s的乙基纤维素6%、粘度45mPa·s的乙基纤维素1%、苯甲醇4%、松油醇25%、丁基卡必醇20%、丁基卡必醇醋酸酯25%、柠檬酸三丁酯13%、分散剂3%、酚醛树脂3%，总量100%。先将苯甲醇、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯加入反应釜中，搅拌均匀，加热至80℃，再加入分散剂、酚醛树脂及乙基纤维素，搅拌2-5小时，待乙基纤维素完全溶解，得到透明、均一的有机载体。

2、混配铝粉的制备

按质量百分比取1-2μm铝粉15%，2-3μm铝粉15%，5-6μm铝粉70%，总量100%，混合均匀得到混配铝粉。

3、MoO3粉的制备：同实施例1

4、V2O5粉的制备：同实施例2

5、铝硅合金粉：同实施例1。

6、高性能背场铝浆的制备

按质量百分比取有机载体25%，混配铝粉71%，铋系玻璃粉2%，V2O5粉0.5%，MoO3粉0.5%，铝硅合金粉1%。采用高速分散机将所用物料混合均匀，用三辊研磨机反复研磨，待物料细度小于25μm，得到高性能背场铝浆。

开路电压	短路电流	填充因子	并联电阻	串联电阻	转换效率
						(mV)	(mA)	(%)	(Ω)	(Ω)	(%)
622	8726	79.31	315.70	0.0023	17.68

测试其翘曲度为0.4mm。

将烧结后的电池片按实施例1所述方法测试铝背场剥离强度。经测试，其剥离强度为41N/cm。

Claims

1.一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

2）制备混配铝粉，准备粒径为1μm-2μm铝粉0-40份、2μm-3μm铝粉0-45份、4μm-5μm铝粉0-40份、5μm-6μm铝粉30-80份，按总量100份，取其中的两种或两种以上进行混配；

3）制备金属氧化物，将纯MoO₃或V₂O₅ 与无水乙醇混合，加入球磨罐中，在500转/分下研磨6h，取出后120度下烘干12h，过300目筛，得到MoO₃粉或V₂O₅₅粉；

4）铝硅合金粉，选取粒径分布在3μm-6μm，硅质量百分比含量在10-11%的铝硅合金粉；

5）制备铝浆，取步骤1）中制备的有机载体20-30份，步骤2）中制备的混配铝粉65-75份，步骤3）中制备的金属氧化物0.1-1份，步骤4）中选用的铝硅合金粉1-3份，铋系玻璃粉1-5份，在高速分散机上混合均匀，将混合物料在三辊研磨机上进行多次研磨，直至铝浆的细度达到15μm-25μm之间。

2.根据权利要求1所述的一种高性能晶体硅太阳能电池背场浆料的制备方法，其特征在于：所述金属氧化物为MoO₃和V₂O₅中的一种或两种。