CN107068239A - 一种基于有机硼添加剂提升perc太阳能电池铝浆性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于有机硼添加剂提升PERC太阳能电池铝浆性能的方法，属于太阳能电池用光伏材料技术领域，铝浆包括铝粉65～75％，玻璃粉0.5～1.5％，有机载体20～30％，有机添加剂0.5～3.5％；与未添加有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；本发明采用的铝浆制备工艺简单，添加剂原料易得，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电池铝浆性能的有机添加剂。
技术背景
背钝化太阳能电池(PERC)相比于传统太阳能电池，具有更加高效的转换效率。工业上，正在尝试使用PERC太阳能电池逐渐代替传统晶体硅太阳能电池。PERC太阳能电池在硅片正反面均进行钝化处理，同时利用激光在硅片背面进行开槽。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。激光开槽处作为铝浆和硅片的结合处，决定了铝浆和硅片能否形成良好的欧姆结合；另一方面，激光开槽宽度对电池开路电压有重要影响，开槽宽度越小，开路电压越高。为了获得更高效的太阳能电池，只能控制开槽宽度尽可能的小。此时，PERC太阳能电池背面的铝浆对提升电池效率也就起着至关重要的作用。
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，以降低电阻，提升电池转换效率。
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。能否找到一种合适的有机添加剂，在提升欧姆结合的同时，提高印刷性能和水煮性能，是PERC太阳能电池铝浆当前面临的难题。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于有机硼添加剂提升PERC太阳能电池性能的方法，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％，有机添加剂0.5～3.5％。
本发明铝浆中铝粉为粒径1～8μm的球形铝粉。
本发明铝浆中铝粉为粒径1～3μm和5～7μm的铝粉按1:2～1:3混合。
本发明铝浆中玻璃粉粒径为1～3μm。
本发明铝浆中有机载体为含乙基纤维素、醇酯的混合物。
本发明铝浆中的有机添加剂的化学式通式为
本发明铝浆中的有机添加剂A1、A2、A3、A4为苯环、甲基、乙基一种或多种官能团。
按以下方式进行：
(1)配置铝浆：
将铝粉、玻璃粉、有机载体及有机添加剂混合均匀，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太阳能电池片现在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，铝浆中未添加有机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％有机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％有机硼添加剂的水煮性能测试结果。
图4实施例1中，未添加有机硼添加剂的PERC太阳能电池截面SEM微观形貌。
图5实施例2中，添加0.5％有机硼添加剂的PERC太阳电池截面SEM微观形貌。
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太阳能电池铝浆性能的方法，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％，四苯硼钠0％。
(1)配置铝浆：
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。
具体实施例2：
一种提升PERC太阳能电池铝浆性能的方法，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％，四苯硼钠0.5％。
(1)配置铝浆：
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，电池片背面有几乎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。
具体实施例3：
一种提升PERC太阳能电池铝浆性能的方法，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％，四苯硼钠0.8％。
(1)配置铝浆：
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，电池片背面有几乎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。
具体实施例4：
一种提升PERC太阳能电池铝浆性能的方法，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％，四苯硼钠1.0％。
(1)配置铝浆：
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，电池片背面有几乎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；
随着四苯硼钠添加量的增加，水煮试样背面的黑点数量明显减少，黑点尺寸也随着减少。加入四苯硼钠后，水煮过程中无掉粉现象。当添加剂含量为1％时，从硅片背面几乎没有黑点，铝浆颜色呈现亮白色，说明有机硼添加剂很好的改善了铝浆的耐水煮性能。随着添加量的增加，开路电压有所下降，使用合适的添加含量，能稳定甚至提升开路电压，而且电池转换效率和填充因子提升较明显。表中电阻降低较多，说明有机硼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。未添加添加剂的铝浆在印刷过程中易出现孔洞，导致铝浆效率降低，而添加过硼添加剂后，铝浆对激光开槽进行了很好的填充。BSF厚度均匀，能够很好的提升电池填充因子和转化效率，因此本发明提出的有机硼添加剂能够很好的提升PERC太阳能电池铝浆的电性能。添加过添加剂后，水煮性能也得到了显著提升，此种有机硼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 (8)
1.一种基于有机添加剂提升PERC太阳能电池铝浆性能的方法，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％。
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.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述有机硼添加剂化学式通式为
7.根据权利要求6所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，所述有机硼添加剂A1、A2、A3、A4为苯环、甲基、乙基一种或多种官能团。
8.一种制备如权利要求1、2、3、4或5所述的PERC太阳能电池铝浆，其特征在于，按以下方式进行：
a.配置铝浆：
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，保证铝浆均匀的涂覆于PERC太阳能电池片表面。
c.烧结过程
将印刷好的PERC太阳能电池片现在300℃～450℃下进行烘干，然后在800℃～950℃进行烧结。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |