CN106067331B - 一种太阳能背钝化perc电池背电极用银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆。它由银粉、玻璃粉、有机载体混合均匀得到，以总量为100%计，银粉55‑70%，玻璃粉2‑5%，有机载体25‑43%。本发明通过采用限定配比的银粉、玻璃粉、有机载体制备的银浆，其细度小于10μm，粘度40‑70Pa.s，拉力大于4N，开压提升1‑2mv，短流提高5‑10mA，相对常规背银浆料效率提升0.05‑0.12%，将该银浆浆料用于太阳能背钝化PERC电池中，它能精准穿透SiNx保护层而不穿透AlOx钝化层，有效保证电极点的少子寿命不降低，开压有提升，最终能提高电池片的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明属于银浆技术领域，具体涉及一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆。
背景技术
随着全球能源的日趋短缺，更高效的清洁能源的开发利用显得更为迫切。而因为无污染，市场空间大等优势，直接利用太阳辐照发电的晶硅太阳能电池是目前的主流。随着科技的发展和市场的需求，使用更低的成本开发出更为高效的太阳能电池成为各大厂商的目标。
背钝化PERC（passivated emitter and rear cell）电池作为目前主流的高效太阳能电池，由于其投入产出比和成本回收快的优势，在近几年得到了各大厂商的青睐。其提效的核心是在硅片背面镀上一层100-150nm的AlOx/SiNx叠层薄膜（其中AlOx为主钝化膜，SiNx为保护膜），以起到钝化背表面的作用，钝化的被表面能提高少子寿命，增大开压；提高长波相应，增大短流，最终提高电池转化效率。
由于PERC电池的特殊结构，直接应用于晶体硅表面的常规背电极银浆便不能满足使用要求了。主要是因为常规背电极银浆为了获得较高的拉力，往往需要腐蚀晶体硅表面，而PERC电池的背表面是一层起钝化作用，能提高开压、效率的AlO/SiNx叠层薄膜；这层薄膜恰恰是不能破坏的。
现在市面上的常规背银浆应用于PERC电池后，有部分确实能获得高拉力，但是基本上都破坏了钝化膜，使PERC电池钝化提效的作用打了折扣。因此开发一款既能获得高效率，又能提供背电极高拉力的背银浆势在必行。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于PERC电池片的具有高拉力、高电池光电转化效率的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于由银粉、玻璃粉、有机载体混合均匀得到，以总量为100%计，银粉55-70%，玻璃粉2-5%，有机载体25-43%。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于银粉由片状银粉和球状银粉组成，以银粉总量为100%计，球状银粉为20-40%，片状银粉为60-80%。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于片状银粉中位粒径D50为2-5μm，球状银粉中位粒径为1-3μm。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于玻璃粉软化点为480-550℃，玻璃粉由如下重量百分比的组份组成：5-20%过渡金属氧化物、1%-10%的稀土金属氧化物、30-50%氧化铋、5-15%氧化钡、5-10%氧化硅、5-15%氧化锶、5-15%氧化锑。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于过渡金属氧化物包括氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化锰中的一种或几种任意比的混合物。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于稀土金属氧化物包括氧化钕、氧化铈、氧化镨中的一种或几种任意比的混合物。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于有机载体包括以下重量百分比的组份：有机溶剂80-90%、增稠剂5-15%、触变剂1-3%、分散剂0.5-1.5%、0.5-2%流平剂。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二中的一种或几种混合物；增稠剂为乙基纤维素、甲基纤维素、硝基纤维素、树脂中的一种或几种混合物；触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、气相二氧化硅中的一种或几种混合物；分散剂为卵磷脂或司班中的一种或几种混合物，流平剂为丙烯酸类、有机硅类流平剂。
所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于银浆细度小于10μm，粘度为40-70Pa.s。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过采用限定配比的银粉、玻璃粉、有机载体制备的银浆，其细度小于10μm，粘度40-70Pa.s，拉力大于4N，开压提升1-2mv，短流提高5-10mA，相对常规背银浆料效率提升0.05-0.12%，将该银浆浆料用于太阳能背钝化PERC电池中，它能精准穿透SiNx保护层而不穿透AlOx钝化层，有效保证电极点的少子寿命不降低，开压有提升，最终能提高电池片的光电转化效率 。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1，此背银浆按以下质量百分含量的投料：
（1）、球状银粉：15%；（2）、片状银粉：50%；（3）、有机载体：32.5%（4）、玻璃粉：2.5%
其中有机载体按以下质量百分比的比例投料：
1）、松油醇:50%；2）、丁基卡必醇：39.3%；3）乙基纤维素：8%、4）氢化蓖麻油：1.2%；5）卵磷脂：0.7%；6）流平剂有机改性聚硅氧烷：0.8%。
玻璃粉按以下质量百分含量投料：
10%氧化铜、4%氧化锌、5%氧化铈、12%氧化钡、8%氧化硅、10%氧化锶、10%氧化锑、41%氧化铋。
这种浆料的制备方法包括以下步骤：
1、按常规工艺（包括熔制、球磨等）制备出玻璃粉；2、按常规工艺（包括加热、搅拌、静置等）制备出有机载体；3、把玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊机把搅拌均匀的预混浆料研磨至研磨终点，细度小于10μm，粘度为56pa.s（Brookfield，14#转子，10rpm）。
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在PERC电池背面，再按传统工艺印刷PERC铝浆、正银浆；通过烘干，烧结后制得PERC太阳能电池成品。最后进行电性能测试（Eff为转换效率，Uoc为开路电压，Isc为短路电流，FF为填充因子，Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，Irev为反向电流）及拉力测试。
结果如下：
| 浆料 | Eff（%） | Uoc（V） | Isc（A） | FF | Rs | Rsh | Irev2 | 拉力（N） |
| 实例1 | 20.24 | 0.6528 | 9.4120 | 79.80 | 2.31 | 67.91 | 0.303 | 4.1N |
| 对照样 | 20.13 | 0.6506 | 9.4028 | 79.68 | 2.22 | 55.78 | 0.388 | 4.5N |
实施例2，此背银浆按以下质量百分含量投料：
（1）、球状银粉：20%；（2）、片状银粉：45%；（3）、有机载体：32%（4）、玻璃粉：3%
其中有机载体按以下质量百分含量投料：
1）、松油醇:48%；2）、丁基卡必醇：41.3%；3）乙基纤维素：8%、4）氢化蓖麻油：1.2%；5）卵磷脂：0.7%；6）有机改性聚硅氧烷：0.8%。
玻璃粉按以下质量百分含量投料：
14%氧化铜、4%氧化镍、5%氧化钕、10%氧化钡、10%氧化硅、10%氧化锶、10%氧化锑、37%氧化铋。
这种浆料的制备方法包括以下步骤：
1、按常规工艺（包括熔制、球磨等）制备出玻璃粉；2、按常规工艺（包括加热、搅拌、静置等）制备出有机载体；3、把玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊机把搅拌均匀的预混浆料研磨至研磨终点，细度小于10μm，粘度为58pa.s（Brookfield，14#转子，10rpm）。
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在PERC电池背面，再按传统工艺印刷PERC铝浆、正银浆；通过烘干，烧结后制得PERC太阳能电池成品。最后进行电性能测试，拉力测试。
结果如下：
| 浆料 | Eff（%） | Uoc（V） | Isc（A） | FF | Rs | Rsh | Irev2 | 拉力（N） |
| 实例2 | 20.20 | 0.6523 | 9.4093 | 79.74 | 2.34 | 87.13 | 0.220 | 4.3N |
| 对照样 | 20.13 | 0.6506 | 9.4028 | 79.68 | 2.22 | 55.78 | 0.388 | 4.5N |
实施例3，此背银浆按以下质量百分含量投料：
（1）、球状银粉：15%；（2）、片状银粉：45%；（3）、有机载体：36.8%（4）、玻璃粉：3.2%
其中有机载体按以下质量百分含量投料：
1）、醇酯十二：46.7%；2）、丁基卡必醇醋酸酯：41.3%；3）乙基纤维素：9%、4）聚酰胺蜡：1.5%；5）司班：0.7%；6）有机改性聚硅氧烷：0.8%。
玻璃粉按以下质量百分含量投料：
14%氧化铜、4%氧化镍、5%氧化钕、10%氧化钡、10%氧化硅、10%氧化锶、5%氧化锑、42%氧化铋。
这种浆料的制备方法包括以下步骤：
1、按常规工艺（包括熔制、球磨等）制备出玻璃粉；2、按常规工艺（包括加热、搅拌、静置等）制备出有机载体；3、把玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊机把搅拌均匀的预混浆料研磨至研磨终点，细度小于10μm，粘度为53pa.s（Brookfield，14#转子，10rpm）。
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在PERC电池背面，再按传统工艺印刷PERC铝浆、正银浆；通过烘干，烧结后制得PERC太阳能电池成品。最后进行电性能测试，拉力测试。
结果如下：
| 浆料 | Eff（%） | Uoc（V） | Isc（A） | FF | Rs | Rsh | Irev2 | 拉力（N） |
| 实例3 | 20.18 | 0.6520 | 9.4082 | 79.81 | 2.24 | 68.62 | 0.297 | 4.5N |
| 对照样 | 20.13 | 0.6506 | 9.4028 | 79.68 | 2.22 | 55.78 | 0.388 | 4.5N |
实施例4，此背银浆按以下质量百分含量投料：
（1）、球状银粉：18%；（2）、片状银粉：45%；（3）、有机载体：35%（4）、玻璃粉：2%。
其中有机载体按以下质量百分含量投料：
1）、醇酯十二:15%；2）、丁基卡必醇醋酸酯：33%；3）甲基纤维素：9%、4）气相二氧化硅：1.5%；5）卵磷脂：0.7%；6）有机改性聚硅氧烷：0.8%、7）松油醇40%。
玻璃粉按以下质量百分含量投料：
8%氧化铜、4%氧化镍、6%氧化锰、8%氧化钕、10%氧化钡、7%氧化硅、8%氧化锶、7%氧化锑、42%氧化铋。
这种浆料的制备方法包括以下步骤：
1、按常规工艺（包括熔制、球磨等）制备出玻璃粉；2、按常规工艺（包括加热、搅拌、静置等）制备出有机载体；3、把玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊机把搅拌均匀的预混浆料研磨至研磨终点，细度小于10μm，粘度为53pa.s（Brookfield，14#转子，10rpm）。
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在PERC电池背面，再按传统工艺印刷PERC铝浆、正银浆；通过烘干，烧结后制得PERC太阳能电池成品。最后进行电性能测试，拉力测试。
结果如下：
| 浆料 | Eff（%） | Uoc（V） | Isc（A） | FF | Rs | Rsh | Irev2 | 拉力（N） |
| 实例4 | 20.25 | 0.6528 | 9.4125 | 79.96 | 2.27 | 77.69 | 0.268 | 4N |
| 对照样 | 20.13 | 0.6506 | 9.4028 | 79.68 | 2.22 | 55.78 | 0.388 | 4.5N |
实施例5，此背银浆按以下质量百分含量投料：
（1）、球状银粉：18%；（2）、片状银粉：50%；（3）、有机载体：29.7%（4）、玻璃粉：2.3%
其中有机载体按以下质量百分含量投料：
1）、醇酯十二:20%；2）、丁基卡必醇醋酸酯：45%；3）乙基纤维素：7.5%、4）聚酰胺蜡：1%；5）司班：0.8%；6）丙烯酸酯：0.7%；7）松油醇：25%
玻璃粉按以下质量百分含量投料：
5%氧化铜、4%氧化锌、9%氧化锰、6%氧化钕、8%氧化钡、9%氧化硅、8%氧化锶、7%氧化锑、44%氧化铋。
这种浆料的制备方法包括以下步骤：
1、按常规工艺（包括熔制、球磨等）制备出玻璃粉；2、按常规工艺（包括加热、搅拌、静置等）制备出有机载体；3、把玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊机把搅拌均匀的预混浆料研磨至研磨终点，细度小于10μm，粘度为50pa.s（Brookfield，14#转子，10rpm）。
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在PERC电池背面，再按传统工艺印刷PERC铝浆、正银浆；通过烘干，烧结后制得PERC太阳能电池成品。最后进行电性能测试，拉力测试。
结果如下：
| 浆料 | Eff（%） | Uoc（V） | Isc（A） | FF | Rs | Rsh | Irev2 | 拉力（N） |
| 实例5 | 20.20 | 0.6524 | 9.4088 | 79.80 | 2.30 | 101.34 | 0.188 | 4.2N |
| 对照样 | 20.13 | 0.6506 | 9.4028 | 79.68 | 2.22 | 55.78 | 0.388 | 4.5N |
从实施例1-5的结果与对照样的对比结果可知，由于本发明对钝化膜进行了保护，得到应用于制作太阳能电池片背电极的PERC背银浆不仅有媲美常规银浆的拉力性能，Eff相对对照样均有0.1%左右的提效，给企业带来巨大的利润。
Claims (5)
1.一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于由银粉、玻璃粉、有机载体混合均匀得到，以总量为100%计，银粉55-70%，玻璃粉2-5%，有机载体25-43%，银粉由片状银粉和球状银粉组成，以银粉总量为100%计，球状银粉为20-40%，片状银粉为60-80%；玻璃粉软化点为480-550℃，玻璃粉由如下重量百分比的组份组成：5-20%过渡金属氧化物、1%-10%的稀土金属氧化物、30-50%氧化铋、5-15%氧化钡、5-10%氧化硅、5-15%氧化锶、5-15%氧化锑；有机载体包括以下重量百分比的组份：有机溶剂80-90%、增稠剂5-15%、触变剂1-3%、分散剂0.5-1.5%、0.5-2%流平剂；有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二中的一种或几种混合物；增稠剂为乙基纤维素、甲基纤维素、硝基纤维素、树脂中的一种或几种混合物；触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、气相二氧化硅中的一种或几种混合物；分散剂为卵磷脂或司班中的一种或几种混合物，流平剂为丙烯酸类、有机硅类流平剂。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于片状银粉中位粒径D50为2-5μm，球状银粉中位粒径为1-3μm。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于过渡金属氧化物包括氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化锰中的一种或几种任意比的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于稀土金属氧化物包括氧化钕、氧化铈、氧化镨中的一种或几种任意比的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能背钝化PERC电池背电极用银浆，其特征在于银浆细度小于10μm，粘度为40-70Pa.s。
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