CN103854721B - 一种太阳能电池正面金属化银浆及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池正面金属化银浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池正面金属化银浆及其制备方法，包括以下组分：75-91wt%的导电金属粉组分，该导电金属粉包括银粉；1-5wt%的玻璃组分；8-20%wt%有机粘合剂。所述的玻璃组分包括以下组分：5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，0-10wt%的La2O3。本发明的优点是：在应用于太阳能电池正面电极时银与硅形成好的欧姆接触，并得到较低的串联电阻和较高的填充因子和短路电流。

Description

一种太阳能电池正面金属化银浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池正面金属化银浆及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置。光电效应太阳能电池的工作原理：当太阳光照射在晶体硅半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
太阳能电池正面金属化银浆是制作光电太阳能电池重要的基础材料，用于制作晶体硅太阳能电池的正面电极。
随着技术的发展，太阳能电池片的浅结技术出现。它可以提高电池片的转换效率。浅结是指太阳能电池P-N结结深小于0.3μm，利用浅结可以显著降低太阳能电池片表面的少数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应。同时浅结也导致方阻升高。
在烧结时，由于P-N结很浅，很容易烧穿，这就对浆料提出很高要求：在扩散浅结低浓度的情况下形成好的欧姆接触，提升短路电流和开路电压；避免了死层效应带来的转换效率降低的缺陷。
目前，现有技术中传统的太阳能电池正面金属化银浆还无法满足浅结太阳能电池片的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种太阳能电池正面金属化银浆，该正面金属化银浆可以在低温情况下使得银与硅形成好的欧姆接触，并得到较低的串联电阻和较高的填充因子和短路电流；通过烧结穿透实现与Ｎ型扩散区的欧姆接触而同时又不会损坏附近的结区，有效降低玻璃熔融温度、软化点及电极的烧结温度，并且在高温快速一次共烧时，有助于与晶体硅基体的相互作用，形成与晶体硅的低电阻接触。
本发明的另一个目的是提供上述太阳能电池正面金属化银浆的制备方法。
为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括以下组分：
75-91wt%的银粉；
1-5wt%的玻璃组分；
8-20wt%有机粘合剂。
进一步设置是所述的玻璃组分包括以下组分：5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，0-10wt%的La2O3。
进一步设置是所用的有机粘合剂包括有机树脂、有机溶剂和有机添加剂。
进一步设置是所述有机树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种，其用量为有机粘合剂总量的1-20wt%。
进一步设置是所述有机溶剂选用蓖麻油、松油醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、乙二醇单丁醚中的一种或几种，其用量为有机粘合剂总量的5-98wt%。
进一步设置是所述的有机添加剂包括触变剂、渗透剂和表面活性剂，其用量为有机粘合剂总量的1-10wt%。
为实现本发明的第二个目的，本发明的技术方案是包括以下步骤，各组分配置如权利要求1所述：
(1)称取玻璃组分，装入刚玉坩锅中，放入电阻炉中，升温至1000-1300℃，保温30-50分钟，水淬后入球磨罐，球磨40-50小时后，在80-110℃烘干，得到平均粒径<3μm的玻璃粉；
(2)所述的有机粘合剂包括有机树脂、有机溶剂和有机添加剂，有机添加剂包括表面活性剂，先将有机树脂、有机溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为50-100℃，溶解时间3-10小时；加入表面活性剂，保温5-15分钟，过滤后存放；
(3)太阳能电池正面金属化银浆的制备:将75-91wt%的导电金属组分、1-5wt%的玻璃组分和8-20%wt%有机粘合剂混合，用三辊轧机轧制研磨至粒度达＜5μm,粘度为300-380Pa·S，得到太阳能电池正面金属化银浆。
进一步设置是所述的步骤（1）中玻璃组分包括以下组分：5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，0-10wt%的La2O3。
本发明可以在低温情况下使得银与硅形成好的欧姆接触得到较低的串联电阻和较高的填充因子、短路电流；通过烧结穿透实现与Ｎ型扩散区的欧姆接触而同时又不会损坏附近的结区。有效降低玻璃熔融温度、软化点及电极的烧结温度，并且在高温快速一次共烧时，有助于与晶体硅基体的相互作用，形成与晶体硅的低电阻接触。
本发明的效果是硅太阳能电池用正面银浆通过丝网印刷在晶体硅的正面，烧结后形成正面电极，在晶体硅的正面有着一层SiNx减反射膜,SiNx减反射膜是绝缘体，会提高电极接触层的电阻。因此，要求在烧结时正面银浆中的玻璃必须能够氧化和腐蚀SiNx减反射膜,使浆料中银和晶体界面处形成高密度Ag-Si接触层，在大量玻璃和硅片之间提供导电链，产生低电阻、高效率、高填充系数的正面电极和晶体硅太阳能电池。
本发明的太阳能电池用正面金属化银浆中玻璃为5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，0-10wt%的La2O3等。在烧结时具有相对优良的流动性、润湿性。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步介绍。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例
1浆料的组成
太阳能电池正面金属化银浆是由金属粉、玻璃粉、有机载体组成，金属粉作为导电相，玻璃作为粘结相，它们均匀地分散在有机载体中，形成浆料。其各自的组成及制备方法如下：
（1）玻璃粉的制备。在本发明的实施方式中，太阳能电池正面金属化银浆的玻璃组合物可以参见表1。
表1.用于太阳能电池正面金属化银浆玻璃粉
将上述原料按比例称量，装入刚玉坩锅中，放入电阻炉中，升温至1200℃，保温40分钟，水淬后入球磨罐，球磨48小时后，在100℃烘干，得到平均粒径<3μm的玻璃粉。
（2）金属粉末
太阳能电池用正面金属化银浆中，所述金属组分包含平均粒径为1-3μm的球形银粉。
（3）有机载体
太阳能电池用正面金属化银浆中有机载体的配比：乙基纤维素4%，丙烯酸树脂2%，蓖麻油6%，二乙二醇丁醚65%，二乙二醇丁醚醋酸酯20%，司班（60）3%。
将称好的有机树脂及有机溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为80℃，溶解时间5小时；加入表面活性剂，保温10分钟，过滤后存放。
2浆料配比及制备
本发明公开的太阳能电池正面金属化银浆是由金属粉、玻璃粉、有机载体组成，具体配比见表2.
表2晶体硅太阳能电池用高效率浆料的配比
太阳能电池正面金属化银浆的制备:将75-91wt%的导电金属组分(银粉等)、1-5wt%的玻璃组分和8-20%wt%有机粘合剂混合，用三辊轧机轧制研磨至粒度达＜5μm,粘度为300-380Pa·S，得到太阳能电池正面金属化银浆。
实验例一
晶体硅太阳能电池用高效率的正面金属化银浆1与背面电极银浆、背电场电极铝浆高温快速一次共烧。经测试，电池性能结果如下：
实验例二
晶体硅太阳能电池用高效率的正面金属化银浆2与背面电极银浆、背电场电极铝浆高温快速一次共烧。经测试，电池性能结果如下：
性能参数 Isc [A] Voc [V] F.F. [%] Eff. [%] Rsh [ohm] Rser [ohm]
多晶硅 8.6615 0.6276 76.58743 17.10904 113 0.001934

Claims (5)

1.一种太阳能电池正面金属化银浆，其特征在于：包括以下组分：
75-91wt%的银粉；
1-5wt%的玻璃组分；所述的玻璃组分包括以下组分：5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，2-5wt%的La2O3；
8-20wt%有机粘合剂。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面金属化银浆，其特征在于：所用的有机粘合剂包括有机树脂、有机溶剂和有机添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池正面金属化银浆，其特征在于：所述有机树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种，其用量为有机粘合剂总量的1-20wt%。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池正面金属化银浆，其特征在于：所述有机溶剂选用蓖麻油、松油醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、乙二醇单丁醚中的一种或几种，其用量为有机粘合剂总量的5-98wt%。
5.一种如权利要求1所述的太阳能电池正面金属化银浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤，各组分配置如权利要求1所述：
(1)称取玻璃组分，装入刚玉坩锅中，放入电阻炉中，升温至1000-1300℃，保温30-50分钟，水淬后入球磨罐，球磨40-50小时后，在80-110℃烘干，得到平均粒径<3μm的玻璃粉；所述的步骤（1）中玻璃组分包括以下组分：5-60wt%的SiO2，1-30wt%的Bi2O3，1-10wt%的Al2O3，1-10wt%的B2O3，2-10wt%的ZnO，25-55wt%的PbO，10-40wt%的TeO2，2-5wt%的La2O3；
(2)所述的有机粘合剂包括有机树脂、有机溶剂和有机添加剂，有机添加剂包括表面活性剂，先将有机树脂、有机溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为50-100℃，溶解时间3-10小时；加入表面活性剂，保温5-15分钟，过滤后存放；
(3)太阳能电池正面金属化银浆的制备:将75-91wt%的导电金属组分、1-5wt%的玻璃组分和8-20wt%有机粘合剂混合，用三辊轧机轧制研磨至粒度达＜5μm,粘度为300-380Pa·S，得到太阳能电池正面金属化银浆。
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