CN106057277A - 一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆。本发明采用导电陶瓷超细粉末替代银浆中的部分低温玻璃粉，减少了电极烧结过程中银电极对钝化层的破坏，同时降低了银电极的体电阻，进而提升了银电极的电学性能；并且，由于使用高熔点的导电陶瓷超细粉末替代了部分低温玻璃粉，阻止了银电极焊接过程中，焊锡对银电极的侵蚀，进而提升了银电极的机械附着力。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及光伏产业用高性能银导体浆料，特别涉及一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆。
背景技术
光伏元件(photovoltaic device)由于其将发自光源(例如，太阳光)中容易取得的能量转换成电力，以操控例如，计算机、电脑、加热器等电子装置，所以光伏元件已被广泛地使用。最常见的光伏元件即为硅基太阳能电池。
背钝化硅基太阳能电池(PERC电池)代表常规硅太阳能电池的特殊类型，他们是在常规硅太阳能电池的基础上，在电池背面形成一层70-170nm厚的氧化物钝化层，从而减少太阳能电池的背面复合，提升电池效率；然后使用激光刻蚀技术在背面钝化层上开孔或槽，以使背面金属电极与硅基材之间电性接触。
为了保证背面钝化层起到相对应的钝化效果，必须保证钝化层的完整性，因此要求背钝化硅基太阳能电池所用背面银浆，在烧结形成背面银电极的高温过程中，控制银电极对背面钝化层的腐蚀，同时保证电极与硅基片间的附着力，以满足太阳能电池之后的焊接封装要求。为了得到性能更好的电极，方阻值更低的银浆配方是优化的选择。
中国专利申请201280009271.2公开了一种“用于形成钝化发射极的银背面电极和背面接触硅太阳能电池的方法”，其中的所使用的银浆包含至少一种玻璃料(玻璃粉)，在烧结过程中，通过控制玻璃粉的软化点和玻璃的加入量，控制电极对背面钝化层的腐蚀。
发明内容
针对上述问题，本发明采用导电陶瓷超细粉末替代用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆中的部分低温玻璃粉，从而减少了电极烧结过程中银电极对钝化层的破坏，同时降低了银电极的体电阻，进而提升了电极的电学性能；而且，由于使用高熔点的导电陶瓷超细粉末替代了部分低温玻璃粉， 从而阻止了电极焊接过程中，焊锡对银电极的侵蚀，提升了电极的机械附着力。
本发明的技术方案如下：
一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，所述银浆包含一种或多种导电陶瓷超细粉末。根据粉末领域的公知，所述超细粉末通常为平均粒度不大于10μm的粉末。
本发明解决技术问题的技术方案的要点之一是选用合适的导电陶瓷超细粉末，目的是为了降低银浆中低温玻璃粉的用量，从而达到在降低电极烧结过程对背钝化层腐蚀的同时，降低银电极的体电阻，并提升电极焊接后的机械附着力。为了达到这一要求，所选的导电陶瓷超细末粒度需要适中。如导电陶瓷粉末粒度过大，因导电陶瓷粉末无法在电极烧结过程中软化，银粉和低温玻璃粉在烧结过程中将与导电陶瓷超细粉末分离，不能形成完整的银膜，将影响电极的致密度，导致电极电阻上升，附着力下降。如导电陶瓷粉末粒度过小，将吸附在低温玻璃粉和银粉表面，提高低温玻璃粉和银粉的烧结温度，提高电极的电阻。
在本发明的优选实施例中，所选导电陶瓷超细粉末的平均粒度范围为0.1-5μm，优选的平均粒度范围为0.5-1.5μm。
在本发明的优选实施例中，所述导电陶瓷超细粉末选自碳化钛，碳化钨，碳化锆的一种或多种。
在本发明的优选实施例中，所述导电陶瓷超细粉末的含量为0.5-3wt％。
在本发明的优选实施例中，所述银浆还包括以下组分：
40-57wt％银粉；0.8-3wt％低温玻璃粉，其余为有机相。
所述银粉包含有至少一种超细银粉，所述超细银粉的粒度为0.1-2.5μm。所述超细银粉的形貌可以为球形、类球形、片状或微晶状。所述超细银粉表面包覆有至少一种表面活性剂，以避免银粉的团聚，从而提高其在浆料中的分散性。所述表面活性剂可选自明胶、硬脂酸、司班85、BYK110中的一种或者几种。
所述低温玻璃粉的玻璃化温度在350-450℃范围内。
所述低温玻璃粉的粒度为0.5-3μm。
所述低温玻璃粉包含有40-60wt％的氧化铋，15-30wt％的氧化硅，5-15wt％的氧化硼，1-10wt％的氧化锌，1-5wt％的氧化铜，1-3％的氧化锂。
所述有机相选用乙基纤维素、丙烯酸树脂、氢化松香、醇酸树脂中的一种或多种作为增粘聚合物，并选用松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或者多种作为溶剂，并优选选用司班85、吐温、BYK110、BYK111、硬脂酸、辛酸中的一种或者多种作为分散剂。
所述导电陶瓷超细粉末先与所述低温玻璃粉混合，得到的混合物再与其它组分混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过在用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆中引入导电陶瓷超细粉末，与银粉、低温玻璃粉进行共烧，有利于银浆在加工过程中形成完整致密的导电银层，并降低电极的体电阻；同时高软化温度的导电陶瓷超细粉末的引入，降低了低温玻璃粉的用量，在保证电极焊接附着力的同时，还减少了低温玻璃粉在烧结过程中对太阳电池背面钝化层的腐蚀。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员在 不背离本发明精神的范围内根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆。其中银粉选用片状银粉，平均粒度为0.8μm，银粉表面活性剂选用硬脂酸。低温玻璃粉含有53wt％的氧化铋，25wt％的氧化硅，13wt％的氧化硼，5wt％的氧化锌，3wt％的氧化铜，1％的氧化锂，低温玻璃粉的粒度为2.1μm。
本实施例的制作用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其一个具体的制备方法如下：
所用低温玻璃粉是将低温玻璃粉组分中所含的各种氧化物置于氧化铝坩埚中，加热至1100-1200℃熔融，并保温45-70分钟。之后将玻璃熔料倒入水中水淬得到水淬料。取出水淬料，以乙醇为球磨介质球磨至所需粒度大小，得到低温玻璃粉。将导电陶瓷超细粉末和上述制备的低温玻璃粉混合均匀后，再以乙醇为球磨介质球磨混合30-60分钟形成混合无机相。将乙基纤维素溶解于松油醇中，溶解澄清，做为浆料的有机相。取银粉、混合无机相、有机相共同配制成粗品浆料，上三辊机进行3遍处理得成品银浆料。
本发明P1-P7的实例中银浆的配方如下表1。
表1
将上述制备的成品银浆料，通过丝网印刷工艺印刷到硅基片上形成银电极图形，再通过常规的烘干和烧结工艺，得到可测试用的太阳能硅电极片。
对上述的P1和P2银浆料以及用添加导电陶瓷超细粉末制作的银浆料印刷后的太阳能硅电极片进行了方阻值和焊接附着力测试：测试方阻值测试方法参考国标GB/T17473.3-2008《微电子技术用贵金属浆料测试方法-方阻测定》，焊接附着力测试方法参考国标GB/T 17473.4-2008《微电子技术用贵金属浆料测试方法-附着力测定》。
P1和P2对比例及P3-P7各实施例的银浆料制得的太阳能硅电极片的方阻值测试值和焊接附着力测试值如下表2。
表2
| 银浆序号 | 方阻值(10-3Ω/□) | 附着力(N) |
| P1 | 2.63 | 3.5 |
| P2 | 2.48 | 2.1 |
| P3 | 2.43 | 3.2 |
| P4 | 2.41 | 4.2 |
| P5 | 2.61 | 4.5 |
| P6 | 2.40 | 3.7 |
| P7 | 2.42 | 3.8 |
| P8 | 2.41 | 3.9 |
从表2可以看到，本实施例的导电陶瓷超细粉末的引入，或者降低了电极的体电阻，或者提升了电极的焊接附着力，或者两方面性能均有提升，所制作的硅电极性能优于没有添加导电陶瓷超细粉末的浆料制作的硅电极。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (10)
1.一种用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述银浆包含一种或多种导电陶瓷超细粉末。
2.如权利要求1所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所选导电陶瓷超细粉末的平均粒度范围为0.1-5μm。
3.如权利要求1所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所选导电陶瓷超细粉末的平均粒度范围为0.5-1.5μm。
4.如权利要求1所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述导电陶瓷超细粉末选自碳化钛，碳化钨，碳化锆的一种或多种。
5.如权利要求1所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述导电陶瓷超细粉末的含量为0.5-3wt％。
6.如权利要求1所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述银浆还包括以下组分：
40-57wt％银粉；0.8-3wt％低温玻璃粉，其余为有机相。
7.如权利要求6所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述银粉包含有至少一种超细银粉，所述超细银粉的粒度为0.1-2.5μm。
8.如权利要求6所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述低温玻璃粉的玻璃化温度在350-450℃范围内。
9.如权利要求6所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述低温玻璃粉的粒度为0.5-3μm。
10.如权利要求6所述的用于形成背钝化太阳电池背面银电极的银浆，其特征在于，所述导电陶瓷超细粉末先与所述低温玻璃粉混合，得到的混合物再与其它组分混合。
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