CN107622812A

CN107622812A - 一种p型双面perc晶体硅太阳电池用铝浆及其制备方法

Info

Publication number: CN107622812A
Application number: CN201710750613.0A
Authority: CN
Inventors: 刘细莲; 丁冰冰; 谢欣; 马进; 黄淑枚
Original assignee: GUANGZHOU RUXING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU RUXING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明公开了一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，包括以下质量份的组分：铝粉75～85、无机粘合剂0.1～3份、有机粘合剂10～20份、无机添加剂0～3份、有机助剂1～5。该铝浆具有印刷性好、高宽比适中、对钝化膜破坏较小、耐刮擦性能好等优点，满足P型双面PERC晶体硅太阳电池量产需求，采用该铝浆的太阳能电池具有较高的光电转换效率。本发明还公开了上述P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法。

Description

一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池背面电极浆料技术领域，具体涉及一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆及其制备方法。

背景技术

PERC晶体硅太阳电池是高效电池的一种。发射极钝化与PERC(PERL)的单晶硅高效太阳电池，在298K、AM 1.5的测试条件下最高转换效率达23％，10个太阳的聚光条件下为25％。PERC晶体硅太阳电池的背面镀有钝化膜，钝化膜上一般通过激光烧蚀等手段穿孔或开槽，将铝浆印刷于钝化膜上，铝浆只在穿孔或开槽处与硅基底接触，背电场为点或线接触引出。这样既保持了背面场效应，同时减少了背面金属接触面积，使金属与半导体界面的高复合速率区域大大减少，由于背面浓掺杂区域的大面积减少(一般浓区面积仅占全背面积的1～2％)，也大大降低了背面的表面复合。尽管PERC增加了串联电阻，填充因子FF也有所下降，但提高了开路电压Voc和短路电流密度Jsc，综合效果仍使转换效率提高0.8～1.2％。

对高效的认识和追求带动了制造企业对技术创新的动力。目前的先进技术众多，如PERC、N型、双面、HIT、IBC、黑硅等技术。但以目前的技术成熟度来看，单晶PERC是之后最有可能被大量采取的高效技术。

2017年仍以PERC(背钝化)技术的产品较具有性价比优势，PERC技术水平不断优化。值得关注的一项基于单晶PERC的新产品崛起：P型双面PERC技术。

P型双面PERC可以保持原先单面PERC的高转换效率，同时背面也可发电，这样双面发电对整个系统来说大约增加了10％～25％的系统发电增益。这就意味着，在生产制造成本没有明显增加的情况下，系统端的发电量却增加了10％～25％，无疑明显地降低了系统的度电成本。PERC双面在工艺上的实现难度并不大，适合大规模量产。所以从技术特点也决定了，PERC电池量产领先的企业后续逐步介入的可能性更大。随着组件发电量以及可靠性的全面验证，后续市场占有率有望逐步提升。

虽然有不少客户在研发P型双面PERC电池初期使用的均直接使用现有常规PERC铝浆，但新型的工艺需要新型的浆料配合使用才能达到完美。该工艺从常规电池的背铝与背场整面接触到对应开膜区上方印栅线式接触，对铝浆提出的要求不尽相同。随着硅太阳电池片生产厂家对P型双面PERC电池的研究与投产，作为硅太阳电池配件的供应商，必须紧跟客户需求的步骤，研制开发适用于P型双面PERC工艺的晶体硅太阳电池铝浆。

通过检索，目前关于P型双面PERC晶体硅太阳电池专用铝浆的研究鲜有报道，涉及量产用铝浆需满足的性能少有涉及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，该铝浆具有印刷性好、高宽比适中、对钝化膜破坏较小、耐刮擦性能好、电性能好等优点，采用该铝浆的太阳能电池具有较高的光电转换效率。

本发明所要解决的技术问题还在于提供上述P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低。

本发明所要解决的第一个技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，包括以下质量份的组分：铝粉75～85、无机粘合剂0.1～3份、有机粘合剂10～20份、无机添加剂0～3份、有机助剂1～5。

本发明所述铝粉优选为类球形铝粉，纯度大于99.90％，平均粒度为2.0～7.0μm。

本发明所述无机粘合剂包括含铅玻璃粉和/或无铅玻璃粉。

本发明所述含铅玻璃粉优选由以下质量份的原料制成：SiO₂ 5～10、B₂O₃ 5～20、Al₂O₃ 0.5～3、PbO 35～75、ZnO 5～20、TiO₂ 1～6、ZrO₂ 1～3。

本发明所述的无铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 5～10、B₂O₃ 5～30、Al₂O₃ 1～3、Bi₂O₃ 35～55、ZnO 5～20、Sb₂O₃5～10、ZrO₂ 1～2。

本发明所述的有机粘合剂优选由以下质量份的原料制成：乙基纤维素5～15、酚醛树脂0.5～3、二乙二醇单丁醚5～15、松油醇35～45、醇酯十二3～10、丁基卡必醇醋酸酯25～40。

本发明所述的无机添加剂优选包括锌粉、铋粉、锡粉、硼粉、硼化合物、硼合金、硅粉、硅化合物和硅合金中的一种或两种。

本发明所述的有机助剂优选包括触变剂、分散剂或流平剂。

本发明所述的触变剂优选为气相二氧化硅、有机膨润土、改性氢化蓖麻油或聚酰胺蜡。

本发明所述的分散剂优选包括非离子表面活性剂，所述的非离子表面活性剂为磷酸酯类、磷酸酯盐类、羧酸类或高分子烷基铵盐类。

本发明所述的流平剂优选为有机硅流平助剂或丙烯酸酯类流平剂。

本发明所要解决的第二个技术问题是通过以下技术方案来实现的：上述P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备无机粘合剂：将组成无机粘合剂的各原料混匀，干燥后，在900～1100℃熔炼50～90min，水淬后烘干，然后球磨、烘干得到无机粘合剂；

(2)制备有机粘合剂：将组成有机粘合剂的各原料混匀，溶解后得到有机粘合剂；

(3)制备铝浆：将铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂、无机添加剂和有机助剂混匀，研磨分散后得到P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆。

在该P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法中：

步骤(1)中干燥在135±10℃干燥2～4h，加入去离子水球磨至8μm以下，烘干得到无机粘合剂。

步骤(2)在80～120℃下溶解后得到均一、透明的有机粘合剂。

步骤(3)中研磨分散至细度＜20μm，粘度20000～40000mPa·S，得到方阻<60mΩ/□的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，具有增加的背面效率优异、印刷线形好、高宽比适中、对钝化膜破坏较小、耐刮擦性能好并兼顾水煮后3M撕拉不掉粉等优点；

(2)本发明P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆采用触变剂、分散剂和流平剂等有机助剂使印刷线形好同时兼顾3M撕拉不掉粉；

(3)本发明产品应用于P型单晶双面PERC晶体硅太阳电池上，该电池的正面转换效率≥21.5％，背面转换效率≥15.5％。

具体实施方式

本发明在下述各实施例中被给予了具体的说明。这些实施例都是说明性的，并不在任何方面限制本发明。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例提供的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，包括以下质量份的组分：铝粉78、无机粘合剂0.6、有机粘合剂20、有机助剂1.4。

其中铝粉为类球形铝粉，纯度大于99.90％，平均粒度为2.0～7.0μm。

无机粘合剂包括含铅玻璃粉，含铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 5、B₂O₃20、Al₂O₃ 3、PbO 46、ZnO 22、TiO₂ 2、ZrO₂ 2。

无机粘合剂还包括无铅玻璃粉，无铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：

SiO₂ 5、B₂O₃ 23、Al₂O₃ 1、Bi₂O₃ 45、ZnO 20、Sb₂O₃ 5、ZrO₂ 1。

取含铅粘合剂30wt％，无铅粘合剂70wt％，两者均匀混合后得到所需无机粘合剂。

有机粘合剂由以下质量份的原料制成：乙基纤维素7.5、酚醛树脂2.5、二乙二醇单丁醚12、松油醇39、醇酯十二3、丁基卡必醇醋酸酯36。

有机助剂为市售的触变剂改性氢化蓖麻油。

该P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备无机粘合剂：

制备含铅无机粘合剂：将组成含铅无机粘合剂的各原料混匀，装入瓷坩埚中，在数显鼓风干燥箱中于135±10℃干燥2h后，放入高温炉中，于1000℃熔炼70分钟，水淬后烘干，然后球磨至8μm以下，烘干得到含铅无机粘合剂；

制备无铅无机粘合剂：将组成无铅无机粘合剂的各原料混匀，装入瓷坩埚中，在数显鼓风干燥箱中于135±10℃干燥2h后，放入高温炉中，于1050℃熔炼90分钟，水淬后烘干，然后球磨至8μm以下，烘干得到无铅无机粘合剂；

(2)制备有机粘合剂：将组成有机粘合剂的各原料混匀，在反应釜内100℃下溶解，得到均一、透明的有机粘合剂；

(3)制备铝浆：将铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂和有机助剂混匀，然后使用三辊研磨机进行研磨分散至细度＜20μm，粘度32000mPa·S，得到方阻<60mΩ/□的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆产品。

实施例2

本实施例提供的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，包括以下质量份的组分：铝粉80、无机粘合剂2、有机粘合剂13、无机添加剂1、有机助剂4。

无机粘合剂为无铅玻璃粉，其由以下质量份的原料制成：SiO₂ 7、B₂O₃ 18、Al₂O₃ 1、Bi₂O₃ 55、ZnO 10、Sb₂O₃ 7、ZrO₂ 2。

有机粘合剂由以下质量份的原料制成：乙基纤维素10、酚醛树脂3、二乙二醇单丁醚5、松油醇35、醇酯十二7、丁基卡必醇醋酸酯40。

无机添加剂为硅粉。

有机助剂为有机硅流平剂等。

(1)制备无机粘合剂：

制备无铅无机粘合剂：将组成无铅无机粘合剂的各原料混匀，装入瓷坩埚中，在数显鼓风干燥箱中于135±10℃干燥2h后，放入高温炉中，于1100℃熔炼50分钟，水淬后烘干，然后球磨至8μm以下，烘干得到含铅无机粘合剂；

(3)制备铝浆：将铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂、无机添加剂和有机助剂混匀，然后使用三辊研磨机进行研磨分散至细度＜20μm，粘度25000mPa·S，得到方阻<60mΩ/□的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆产品。

实施例3

本实施例提供的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，包括以下质量份的组分：铝粉76、无机粘合剂2.6、有机粘合剂20、有机助剂2.4。

铝粉为类球形铝粉，纯度大于99.90％，平均粒度为2.0～7.0μm。

无机粘合剂包括含铅玻璃粉和无铅玻璃粉。

其中含铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 10、B₂O₃ 20、Al₂O₃ 0.5、PbO 45、ZnO 20、TiO₂ 3、ZrO₂ 1.5。

无铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 6、B₂O₃ 15、Al₂O₃ 1、Bi₂O₃ 47、ZnO20、Sb₂O₃ 10、ZrO₂ 1。

按照含铅玻璃粉60wt％，无铅玻璃粉40wt％，两者均匀混合后得到所需无机粘合剂。

有机助剂为触变剂气相二氧化硅、分散剂多元羧酸酯等。

(1)制备无机粘合剂：

取含铅粘合剂60wt％，无铅粘合剂40wt％，两者均匀混合后得到所需无机粘合剂；

(3)制备铝浆：将铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂和有机助剂混匀，然后使用三辊研磨机进行研磨分散至细度＜20μm，粘度23000mPa·S，得到方阻<60mΩ/□的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆产品。

将上述实施例1-3获得的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆按双面PERC晶体硅太阳电池的生产工艺流程，印刷于经制绒、扩散、镀膜后的单晶硅片上，制成电池片后测试其正面光电转换效率≥21.5％，背面光电转换效率≥15.6％。

以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是包括以下质量份的组分：铝粉75～85、无机粘合剂0.1～3份、有机粘合剂10～20份、无机添加剂0～3份、有机助剂1～5。

2.根据权利要求1所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述铝粉为类球形铝粉，纯度大于99.90％，平均粒度为2.0～7.0μm。

3.根据权利要求1所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述无机粘合剂包括含铅玻璃粉和/或无铅玻璃粉。

4.根据权利要求3所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用浆，其特征是：所述含铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 5～10、B₂O₃ 5～20、Al₂O₃ 0.5～3、PbO 35～75、ZnO 5～20、TiO₂ 1～6、ZrO₂ 1～3。

5.根据权利要求3所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述的无铅玻璃粉由以下质量份的原料制成：SiO₂ 5～10、B₂O₃ 5～30、Al₂O₃ 1～3、Bi₂O₃ 35～55、ZnO5～20、Sb₂O₃ 5～10、ZrO₂ 1～2。

6.根据权利要求1所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述的有机粘合剂由以下质量份的原料制成：乙基纤维素5～15、酚醛树脂0.5～3、二乙二醇单丁醚5～15、松油醇35～45、醇酯十二3～10、丁基卡必醇醋酸酯25～40。

7.根据权利要求1所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述的无机添加剂包括锌粉、铋粉、锡粉、硼粉、硼化合物、硼合金、硅粉、硅化合物和硅合金中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆，其特征是：所述的有机助剂包括触变剂、分散剂或流平剂；所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、改性氢化蓖麻油或聚酰胺蜡；所述的分散剂包括非离子表面活性剂，所述的非离子表面活性剂为磷酸酯类、磷酸酯盐类、羧酸类或高分子烷基铵盐类；所述流平剂为有机硅流平助剂或丙烯酸酯类流平剂。

9.权利要求1-8任一项所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法，其特征是包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆的制备方法，其特征是：步骤(1)中干燥在135±10℃干燥2～4h，加入去离子水球磨至8μm以下，烘干得到无机粘合剂；步骤(2)中在80～120℃下溶解后得到均一、透明的有机粘合剂；步骤(3)中研磨分散至细度＜20μm，粘度20000～40000mPa·S，得到方阻<60mΩ/□的P型双面PERC晶体硅太阳电池用铝浆。