CN106898410B - 一种提升perc太阳能电池性能的铝浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，属于太阳能电池用光伏材料技术领域，电池铝浆包括铝粉65～75％，玻璃粉0.5～1.5％，有机载体20～30％，无机添加剂0.5～3.5％；与未添加无机添加剂的铝浆相比，本发明的铝浆印刷在PERC硅片后进行烧结，在80℃热水中持续煮20～30min，硅片的水煮性能明显提升，铝浆背面的黑点减少，无掉粉现象；本发明制备的太阳能电池片电性能满足市场需求，提高了填充因子和转换效率；本发明采用的添加剂工艺简单，原料易得，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具有涉及一种高效晶体硅太阳能电池局域背场铝浆及提升PERC电池水煮性能的无机添加剂。
技术背景
目前，为了提高太阳能电池的转换效率和降低晶体硅成本，背钝化太阳能电池(PERC)因其优异的电化学性能，逐渐成为晶体硅太阳能电池今后发展的趋势。
相较于传统太阳能电池，PERC太阳能电池在硅片背面进行钝化处理，同时利用激光进行开槽。钝化处理之后的表面膜可以降低载流子的复合，提升转换效率；还可以降低接触电阻；同时还具有减反射作用。激光开槽口作为铝浆和硅片的结合处，对铝浆能否和硅片有良好的欧姆结合有重要作用；另一方面，激光开槽的宽度也会影响电池的开路电压，为了获得更高的电池转换效率，只能严格控制开槽的宽度。铝浆对提升PERC太阳能电池的转换效率有促进作用，研究铝浆成为提高PERC太阳能电池重要途径。
铝浆在烧结过程中会与硅片发生互扩散，由于柯肯达尔效应，铝浆不能很好地与硅片进行欧姆结合，此时需要添加一些其他元素来增强铝硅的欧姆结合。
在衡量铝浆抗老化能力时，常采用水煮测试来模拟极端天气对铝浆的抗老化性能的影响。水煮测试通常是将烧结过后的太阳能电池片，完全浸没在水中，在80℃水中煮20～30min后，观察铝粉是否脱落，水中是否出现气泡，水煮完毕取出硅片后，水是否清澈透明。是否可以找到一种合适的无机添加剂，在提升欧姆结合的同时，提高耐水煮性能，是当前PERC太阳能电池铝浆面临的难题。
发明内容
针对上述PERC太阳能电池铝浆存在的问题，本发明提供了一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，制备的铝浆在烧结过后，将硅片于80℃热水中煮20～30min后，与参比样相比，水煮性能明显提升。电阻显著降低，转换效率提升。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，其特征在于，包括以下成分：铝粉65～75％，玻璃粉0.5～1.5％，有机载体20～30％，无机添加剂0.5～3.5％。
本发明铝浆中的铝粉为粒径1～8μm的球形铝粉。
本发明铝浆中的玻璃粉粒径为1～3μm。
本发明铝浆中的有机载体为含乙基纤维素、醇酯的混合物。
本发明铝浆中的无机添加剂为四硼酸钠、氟硼酸钠、硼氢化钠、偏硼酸钠、过硼酸钠的一种或几种混合物。
本发明铝浆按以下方式进行：
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及无机添加剂混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，保证铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片表面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
附图说明
图1实施例1中，铝浆中未添加硼添加剂的水煮性能测试结果。
图2实施例3中，铝浆中添加0.8％硼添加剂的水煮性能测试结果。
图3实施例4中，铝浆中添加1.0％硼添加剂的水煮性能测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例1：
一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，所述PERC太阳能电池铝浆有下列成分组成：铝粉70.0％，玻璃粉1.0％，有机载体29.0％，四硼酸钠0％。
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片背面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
将上述方法制备的PERC太阳能电池片在80℃的热水中煮20～30min后，取出观察，电池片背面有大量黑点以及上述铝粉脱落的情况。水煮过程中有气泡产生，水煮完毕取出电池片后，水有些浑浊。同时测试烧结后硅片的电性能，数据结果如表1。
具体实施例2：
一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，所述PERC太阳能电池铝浆有下列成分组成：铝粉70.0％，玻璃粉1.0％，有机载体28.5％，四硼酸钠0.5％。
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及四硼酸钠混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片背面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
将上述方法制备的PERC太阳能电池片在80℃的热水中煮20～30min后，取出观察，电池片背面有少量黑点和少量铝粉脱落的情况。水煮过程中无气泡产生，水煮完毕取出电池片后，水澄清。同时测试烧结后硅片的电性能，数据结果如表1。
具体实施例3：
一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，所述PERC太阳能电池铝浆有下列成分组成：铝粉70.0％，玻璃粉1.0％，有机载体28.2％，四硼酸钠0.8％。
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及四苯硼钠混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片背面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
将上述方法制备的PERC太阳能电池片在80℃的热水中煮20～30min后，取出观察，电池片背面有无黑点和铝粉脱落的情况。水煮过程中无气泡产生，水煮完毕取出电池片后，水澄清。同时测试烧结后硅片的电性能，数据结果如表1。
具体实施例4：
一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，所述PERC太阳能电池铝浆有下列成分组成：铝粉70.0％，玻璃粉1.0％，有机载体28.0％，四硼酸钠1.0％。
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及无机添加剂混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片背面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
将上述方法制备的PERC太阳能电池片在80℃的热水中煮20～30min后，取出观察，电池片背面无黑点和铝粉脱落的情况。水煮过程中无气泡产生，水煮完毕取出电池片后，水澄清。同时测试烧结后硅片的电性能，数据结果如表1。
具体实施例5：
一种提升PERC太阳能电池性能的铝浆及其制备方法，所述PERC太阳能电池铝浆有下列成分组成：铝粉70％，玻璃粉1％，有机载体28.5％，四硼酸钠1.5％。
(1)配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及四硼酸钠混合均匀，使混合物呈均匀糊状。加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
(2)印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片表面；
(3)烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
将上述方法制备的PERC太阳能电池片在80℃的热水中煮20～30min后，取出观察，电池片背面有无黑点和铝粉脱落的情况。水煮过程中无气泡产生，水煮完毕取出电池片后，水澄清。同时测试烧结后硅片的电性能，测定的各项性能的平均值如下：
注：Uoc为开路电压；Isc为短路电流；FF为填充因子；Rs为串联电阻；Ncell为转换效率；
由表1可知，随着无机添加剂的加入，开路电压有所下降，但选择合适的比例，仍能提升开路电压，而且电池转换效率和填充因子提升较明显。电阻降低较多，说明添加剂显著改善了铝硅之间的欧姆接触，形成了良好的欧姆结合。添加过添加剂后，水煮性能也得到了显著提升，此种无机添加剂在提升水煮性能的同时也提升了电池转换效率，很好地解决了PERC太阳能电池在工业生产中面临的难题。
Claims (6)
1.PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述铝浆包括如下成分：铝粉65～75％，玻璃粉0.5～1.5％，有机载体20～30％，无机添加剂0.5～3.5％；无机添加剂为四硼酸钠、氟硼酸钠、硼氢化钠、偏硼酸钠、过硼酸钠的一种或几种混合物。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述铝粉为粒径1～8μm的球形铝粉。
3.根据权利要求2所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述铝粉为粒径1～3μm和粒径为6～8μm按1:2～1:3混合。
4.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述玻璃粉粒径为1～3μm。
5.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述有机载体为含乙基纤维素、醇酯的混合物。
6.如权利要求项1～5任一项所述的铝浆的制备方法，其特征在于，按以下方式进行：
a.配制铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及无机添加剂混合均匀，使混合物呈均匀糊状，加入三辊研磨机经过一遍粗磨和两遍细磨，使浆料均匀分散；
b.印刷铝浆
铝浆黏度控制在15～30Pa·s，进行丝网印刷，使铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片表面；
c.烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片先 在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
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