CN106887273B - Perc晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子材料技术技术领域，尤其是一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法。一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，其背银浆料的组成及重量百分含量为：片状银粉40‑60%，纳米银粉5‑10%，有机载体30‑50%，玻璃粉1‑10%；助剂0‑3%。这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法制得的背银浆料具有以下优点：1、这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料烧结峰值温度低于目前产线烧结峰值温度，降低了低温烧结的接触电阻率；2、这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料制备步骤简单，所需成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术技术领域，尤其是一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法。
背景技术
太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁、不产生任何环境污染的能源。欧盟联合研究中心研究结果显示，太阳能光伏发电在未来世界能源结构中将占有越来越大的比重，2030年太阳能发电将占全球能源结构的10％，到2050年将占到25％，2100年将达64％。
太阳能电池背银浆料，作为背面电极起着汇集电流，导出电流的重要作用，其性能好坏影响电池最终的效率。而高振实密度、高分散性的银粉，作为背面导电浆料浆料的导电功能相，直接决定浆料导电性能的优劣。
随着多晶硅价格逐年下降，导电浆料在太阳能电池的制造成本中占比相对提高。降低度电成本有三个关键因素：输出电力、总体成本和使用年限，近十年来太阳能电池平均效率提升了25%，而导电浆料的平均用量却减少了近七成。就太阳能电池结构及p型和n型硅片使用的发展趋势而言，局部背钝化PERC (passivated emitter rear cell) 结构电池将逐渐取代目前主流的全面铝背场BSF (back surface field) 结构电池，成为下一代高效电池的主流结构。
钝化发射极及背局域接触电池（PERC）最早是由新南威尔士大学研发的，由于对电池进行了双面钝化，背面电极采用局域接触的形式，有效地降低了表面复合，减少了电池的翘曲断裂。另外，对电池背面进行了抛光处理，提高了对长波的吸收。PERC电池浆料的烧结温度为850～880℃，低于常规电池银浆的烧结温度。在此烧结温度下，常规背银出现接触电阻变大，并导致光电转化效率降低。本发明提供了一种PERC局部背钝化电池技术的背面导电银浆。
发明内容
为了克服现有的工艺和材料的不足，本发明提供了一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，其背银浆料的组成及重量百分含量为：
片状银粉40-60%，
纳米银粉5-10%，
有机载体30-50%，
玻璃粉1-10%；
助剂0-3%。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的片状银粉的平均粒径为2-5微米，振实密度2.0-5.0g/cm3。所述的纳米银粉的平均粒径为100-500纳米。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的有机载体有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的增塑剂为硬脂酸、氢化蓖麻油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯，邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯的一种或几种。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的溶剂为丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，醇酯十二，十四醇，DBE，TXIB、松油醇中的一种或几种。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的玻璃粉有以下重量百分比的原料组成：
PbO、5-60%；
Bi2O3、10-20%；
B2O3、5-15%；
CaO、5-10%；
SiO2、5-15%；
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TiO2、1-5%；
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NiO、1-3%；
Cu2O、1-5%；
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Li2O+Na2O+K2O的混合物、0.5-15%；
LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%；
ZrO2+V2O5+TiO2+WO3、的混合物0.5-5%。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的玻璃粉的Tg温度为2500-450℃、玻璃粉Ts温度为400-600℃、玻璃粉的平均粒径为0.5-3.5微米。
一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，所述的制备方法如下：
步骤1)：制备有机载体：按所述配方比例称取质量分数30%-50%有机树脂，有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂，在75-85℃温度下搅拌溶解1-3小时，得到均一的有机载体；
步骤2):制备玻璃粉，按照所述配方称取质量分数5-60%PbO、10-20%Bi2O3、5-15%B2O3、5-10%CaO、5-15%SiO2、5-10%ZnO、1-5%TiO2、1-5%Al2O3、1-3%NiO、1-5%Cu2O、5-10%MnO2、0.5-15%LiO+Na2O+K2O的混合物、0.5-5%LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%ZrO2+V2O5+TiO2+WO3的混合物配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1-5微米的玻璃粉；
步骤3)：按所述配方比例称取平均粒径2-5微米、振实密度2.0-5.0g/cm3的片状银粉质量百分比为40-60%、平均粒径为100-500纳米的纳米银粉5-10%，玻璃粉1-10%，有机载体30-50%，助剂0-3%，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料。
一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，所述制成的晶体硅太阳能电池背银浆料的最大细度≤10微米、平均细度≤7微米；固体含量为55-75％ ；粘度为60-150Pa.s ；烧结温度为730-820℃。
本发明的有益效果是，这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法制得的背银浆料具有以下优点：
1、这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料烧结峰值温度低于目前产线烧结峰值温度，降低了低温烧结的接触电阻率；
2、这种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料制备步骤简单，所需成本低。
具体实施方式
一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，其背银浆料的组成及重量百分含量为：
片状银粉40-60%，
纳米银粉5-10%，
有机载体30-50%，
玻璃粉1-10%；
助剂0-3%。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的片状银粉的平均粒径为2-5微米，振实密度2.0-5.0g/cm3。所述的纳米银粉的平均粒径为100-500纳米。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的有机载体有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的增塑剂为硬脂酸、氢化蓖麻油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯，邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯的一种或几种。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的溶剂为丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，醇酯十二，十四醇，DBE，TXIB、松油醇中的一种或几种。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的玻璃粉有以下重量百分比的原料组成：
PbO、5-60%；
Bi2O3、10-20%；
B2O3、5-15%；
CaO、5-10%；
SiO2、5-15%；
ZnO、5-10%；
TiO2、1-5%；
Al2O3、1-5%；
NiO、1-3%；
Cu2O、1-5%；
MnO2、5-10%；
Li2O+Na2O+K2O的混合物、0.5-15%；
LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%；
ZrO2+V2O5+TiO2+WO3、的混合物0.5-5%。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的玻璃粉的Tg温度为2500-450℃、玻璃粉Ts温度为400-600℃、玻璃粉的平均粒径为0.5-3.5微米。
一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，所述的制备方法如下：
步骤1)：制备有机载体：称取质量分数30%-50%有机树脂，有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂，在75-85℃温度下搅拌溶解1-3小时，得到均一的有机载体；
步骤2):制备玻璃粉，称取质量分数5-60%PbO、10-20%Bi2O3、5-15%B2O3、5-10%CaO、5-15%SiO2、5-10%ZnO、1-5%TiO2、1-5%Al2O3、1-3%NiO、1-5%Cu2O、5-10%MnO2、0.5-15%LiO+Na2O+K2O的混合物、0.5-5%LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%ZrO2+V2O5+TiO2+WO3的混合物配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1-5微米的玻璃粉；
步骤3)：按所述配方比例称取平均粒径2-5微米、振实密度2.0-5.0g/cm3的片状银粉质量百分比为40-60%、平均粒径为100-500纳米的纳米银粉5-10%，玻璃粉1-10%，有机载体30-50%，助剂0-3%，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料。
一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，所述制成的晶体硅太阳能电池背银浆料的最大细度≤10微米、平均细度≤7微米；固体含量为55-75％ ；粘度为60-150Pa.s ；烧结温度为730-820℃。
本发明的实施例一：
本发明是一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，该背银导电浆料的组成及其重量百分比：片银55%、纳米银粉6%、玻璃粉5%、有机载体33%、BYK110 0.2%，其余为松油醇，其中银粉的粒径为粒径2～5微米、振实密度2.0～4.0g/cm3的球状银粉。
制备有机载体：乙基纤维素10%、醋酸纤维素5%、聚酰胺树脂6%、柠檬酸三丁酯5%，邻苯二甲酸二甲酯7%,丁基卡必醇30%、丁基卡必醇醋酸酯25%，松油醇12%，在80℃温度下搅拌溶解2小时，得到均一的有机载体；
制备玻璃粉， 38%PbO、11%Bi2O3、7%B2O3、5%CaO、8%SiO2、6%ZnO、2%TiO2、3%Al2O3、1.5%NiO、2.5%Cu2O、7%MnO2、5%Li2O、2%LiF、1%PbF2、1%WO3配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1～5微米的玻璃粉。
按所述配方比例称取片银55%、纳米银粉6%、玻璃粉5%、有机载体33%、BYK1100.2%，其余为松油醇，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料，浆料经过400目网筛过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池背面银浆，该浆料的粘度为109Pa.s（25℃），本发明制备的太阳能电池背银浆料烧结峰值温度为730～820℃，降低了接触电阻率，光电转化效率得以提高。
本发明的实施例二：
本发明是一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，该背银导电浆料的组成及其重量百分比：片银45%、纳米银粉8%、玻璃粉1%、有机载体40%、BYK110 0.5%，其余为松油醇，其中银粉的粒径为粒径2～5微米、振实密度2.0～4.0g/cm3的球状银粉。
制备有机载体：乙基纤维素12%、醋酸纤维素3%、聚酰胺树脂7%、氢化蓖麻油3%，丁基卡必醇35%、醇酯十二25%，松油醇15%，在80℃温度下搅拌溶解2小时，得到均一的有机载体；
制备玻璃粉， 45%PbO、10%Bi2O3、5%B2O3、8%CaO、10%SiO2、6%ZnO、1%TiO2、1%Al2O3、1%NiO、2%Cu2O、5%MnO2、3%K2O、2%PbF2、0.5%ZrO2、0.5%TiO2配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1～5微米的玻璃粉。
按所述配方比例称取片银45%、纳米银粉8%、玻璃粉1%、有机载体40%、BYK1100.5%，其余为松油醇，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料。浆料经过400目网筛过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池背面银浆，该浆料的粘度为87.s（25℃），本发明制备的太阳能电池背银浆料烧结峰值温度为730～820℃，降低了接触电阻率，光电转化效率得以提高。
本发明的实施例三：
本发明是一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，该背银导电浆料的组成及其重量百分比：片银40%、纳米银粉10%、玻璃粉7%、有机载体38%、BYK110 1%，其余为松油醇，其中银粉的粒径为粒径2～5微米、振实密度2.0～4.0g/cm3的球状银粉。
制备有机载体：乙基纤维素18%、醋酸纤维素5%、聚酰胺树脂2%、硬脂酸10%，丁基卡必醇30%、松油醇20%、醇酯十二15%，在80℃温度下搅拌溶解2小时，得到均一的有机载体；
制备玻璃粉， 21%PbO、15%Bi2O3、12%B2O3、7%CaO、6%SiO2、6%ZnO、5%TiO2、3%Al2O3、2%NiO、3%Cu2O、9%MnO2、5%LiO2、0.5 LiF、1.5 ZrF4、3%V2O5、1%AgF配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1～5微米的玻璃粉。
按所述配方比例称取片银40%、纳米银粉10%、玻璃粉7%、有机载体38%、BYK1101%，，其余为松油醇，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料，浆料经过400目网筛过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池背面银浆，该浆料的粘度为70Pa.s（25℃）。本发明制备的太阳能电池背银浆料烧结峰值温度为730～820℃，降低了接触电阻率，光电转化效率得以提高。
测试结果对比：
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，其背银浆料的组成及重量百分含量为：
片状银粉40-60%，
纳米银粉5-10%，
有机载体30-50%，
玻璃粉1-10%；
助剂0-3%；
PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法如下：
步骤1)：制备有机载体：称取质量分数30%-50%有机树脂，有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂，在75-85℃温度下搅拌溶解1-3小时，得到均一的有机载体；
步骤2):制备玻璃粉，称取质量分数5-60%PbO、10-20%Bi2O3、5-15%B2O3、5-10%CaO、5-15%SiO2、5-10%ZnO、1-5%TiO2、1-5%Al2O3、1-3%NiO、1-5%Cu2O、5-10%MnO2、0.5-15%LiO+Na2O+K2O的混合物、0.5-5%LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%ZrO2+V2O5+TiO2+WO3的混合物配制好玻璃粉，并在1200℃下熔融3-5小时，将熔融玻璃粉倒入去离子水中水淬，球磨烘干后得到1-5微米的玻璃粉；
步骤3)：按所述浆料的配方比例称取平均粒径2-5微米、振实密度2.0-5.0g/cm3的片状银粉质量百分比为40-60%、平均粒径为100-500纳米的纳米银粉5-10%，玻璃粉1-10%，有机载体30-50%，助剂0-3%，在行星式搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，再在三辊机上分散至10μm以下，即可制成晶体硅太阳能电池背银浆料。
2.根据权利要求1所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的片状银粉的平均粒径为2-5微米，振实密度2.0-5.0g/cm3，所述的纳米银粉的平均粒径为100-500纳米。
3.根据权利要求1所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的有机载体有以下重量百分比的原料组成，乙基纤维素5-20%、醋酸纤维素1-5%，聚酰胺树脂2-10%，增塑剂0-10%，其它为溶剂。
4.根据权利要求3所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的增塑剂为硬脂酸、氢化蓖麻油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯，邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的溶剂为丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，醇酯十二，十四醇，DBE，TXIB、松油醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的玻璃粉有以下重量百分比的原料组成：
PbO、5-60%；
Bi2O3、10-20%；
B2O3、5-15%；
CaO、5-10%；
SiO2、5-15%；
ZnO、5-10%；
TiO2、1-5%；
Al2O3、1-5%；
NiO、1-3%；
Cu2O、1-5%；
MnO2、5-10%；
Li2O+Na2O+K2O的混合物、0.5-15%；
LiF+PbF2+TiF4+AgF+ZrF4的混合物、0.5-5%；
ZrO2+V2O5+TiO2+WO3、的混合物0.5-5%。
7.根据权利要求1所述的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料的制备方法，其特征是，所述的玻璃粉的Tg温度为2500-450℃、玻璃粉Ts温度为400-600℃、玻璃粉的平均粒径为0.5-3.5微米。
8. 一种根据权利要求1所述的制备方法制得的PERC晶体硅太阳能电池用背银浆料，其特征是，所述制成的晶体硅太阳能电池背银浆料的最大细度≤10微米、平均细度≤7微米；固体含量为55-75％ ；粘度为60-150Pa.s ；烧结温度为730-820℃。
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