CN107673623B - 一种双面perc铝浆用玻璃粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面PERC铝浆用玻璃粉，主要由以下质量百分含量的原料制成：PbO 20～50％、B2O3 10～40％、SiO2 0～5％、Al2O3 0～5％、ZnO 0～10％、BaO 10～20％、TiO2 5～15％、V2O5 10～30％、Sb2O3 1～10％。该玻璃粉应用在双面PERC铝浆中可提高浆料烧结后的附着性能和光电转化效率。本发明还公开了上述双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池背面电极浆料技术领域，具体涉及一种双面PERC铝浆用玻璃粉及其制备方法。
背景技术
晶体硅太阳能双面PERC电池技术在常规PERC电池的基础上增加了背面受光的设计。在电池的背面SiNx和Al2O3在电池背面形成钝化层，后经激光局部腐蚀钝化层。从正面上看，钝化层能降低硅表面的缺陷，增加少数载流子的寿命，同时增加背面的长波反射效果，增加入射光的吸收。但在背面设计上，铝浆印刷成栅线状，增加了背面对反射光的吸收，提高光电转化效率。
双面PERC电池铝浆的主要组成成分有铝粉、无机粘结剂、有机粘合剂及其他添加剂，双面PERC铝浆烧结后只在局部区域形成铝硅反应和接触。由于双面PERC铝浆在印刷时只印在激光开膜的区域且成栅线状，因此局部良好的BSF层和欧姆接触、较小铝层的体电阻有利于双面PERC电池效率的提升。
常规PERC用玻璃粉由于要抑制对钝化膜的破坏，所以要求玻璃粉的腐蚀性能尽可能小。双面PERC电池铝浆印刷后极少覆盖钝化膜，烧结时与钝化膜基本不发生作用，因此增加强玻璃粉的腐蚀性不仅不会带来破坏钝化膜的负面作用，还会促进铝颗粒间以及铝硅间的反应形成良好的接触，提升电池光电转化效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双面PERC铝浆用玻璃粉，该玻璃粉软化点低，腐蚀性能强，能破坏铝膜和硅衬底，促进铝硅合金形成及铝层的致密性，降低电池的串联电阻，提升光电转化效率。
本发明所要解决的技术问题还在于提供上述双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，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：一种双面PERC铝浆用玻璃粉，主要由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 20～50％
B2O3 10～40％
SiO2 0～5％
Al2O3 0～5％
ZnO 0～10％
BaO 10～20％
TiO2 5～15％
V2O5 10～30％
Sb2O3 1～10％。
优选的，本发明提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，主要由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 30～50％
B2O3 10～30％
SiO2 1～3％
Al2O3 1～3％
ZnO 5～10％
BaO 10～15％
TiO2 8～15％
V2O5 15～30％
Sb2O3 2～10％。
更佳的，本发明提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 37％
B2O3 10％
SiO2 3％
Al2O3 2％
ZnO 10％
BaO 13％
TiO2 8％
V2O5 15％
Sb2O3 2％。
本发明所述BaO优选来自BaCO3或Ba(OH)2。盐或碱可以在高温下先分解产生具有更高活性的氧化物和气体，有助于反应的进行和体系的均匀性。
本发明所述玻璃粉的粒度为1.8～3.5，软化点为450～550℃。
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：上述双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：选取各原料，混匀后置于马弗炉中熔炼得熔液，熔液经水淬后干燥破碎，然后经球磨、烘干即制得双面PERC铝浆用玻璃粉。
在该双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法中：
混匀时优选采用V型混料机干混，熔炼时温度优选为800℃～1000℃，保温时间优选为30～60min。
水淬时优选采用去离子水，球磨时介质优选为去离子水，球磨时间优选为10～20h，球磨后的玻璃浆经静置后分离除去上层水，然后在120～150℃烘干。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的玻璃粉具有软化点低、流平性好、腐蚀性强的特点，PbO-B2O3体系玻璃具有软化点低、流平性好的特点，对钝化膜腐蚀作用强；SiO2、Al2O3能强化网络结构，提升玻璃粉的稳定性，ZnO、BaO能降低玻璃粉的热膨胀系数，与硅基底更匹配，有效提升烧结后铝层的附着力；加入TiO2、V2O5、Sb2O3能加强玻璃粉对铝粉颗粒表面氧化膜层的腐蚀性；
(2)本发明提供的玻璃粉应用在太阳能双面PERC铝浆中，可有效破坏铝颗粒表面的氧化膜层，促进铝颗粒间的致密化，减少铝层的电阻；有利于合金及LBSF层的形成，降低铝层与硅衬底的接触电阻；
(3)本发明提供的玻璃粉应用在双面PERC铝浆中可提高浆料烧结后的附着性能和光电转化效率。
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
本实施例提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 20％
B2O3 15％
Al2O3 0％
SiO2 5％
ZnO 5％
BaO 10％
V2O5 30％
TiO2 5％
Sb2O3 10％。
该双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：选取各原料，混匀后置于马弗炉中熔炼得熔液，熔液经水淬后干燥破碎，然后经球磨、烘干即制得双面PERC铝浆用玻璃粉。
其中混匀时采用V型混料机干混，熔炼时温度为800℃～1000℃，保温时间30～60min。
水淬时采用去离子水，球磨时介质为去离子水，球磨时间为10～20h，球磨后的玻璃浆经静置后分离除去上层水，然后在120～150℃烘干。
本实施例制得玻璃粉的粒径为2.3～2.9μm，玻璃粉的软化点520～550℃，将铝粉、粘合剂(丙烯酸树脂、乙基纤维树脂、丁基卡必醇、醇酯十二等)、添加剂(BYK-117，BYK-165等)与本实施例玻璃粉混合后制备铝浆，印刷在双面PERC电池背面烧结，烧结后的双面PERC电池串联电阻(Rs)低，电池的背面转化效率约14.1％。
实施例2
本实施例提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 20％
B2O3 40％
Al2O3 5％
SiO2 0％
ZnO 0％
BaO 15％
V2O5 10％
TiO2 6％
Sb2O3 4％。
该双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法同实施例1。
本实施例制得玻璃粉的粒径为2.0～2.5μm，玻璃粉的软化点500～530℃，将铝粉、粘合剂(同实施例1)、添加剂(同实施例1)与玻璃粉混合后制备铝浆，印刷在双面PERC电池背面烧结，烧结后的双面PERC电池Rs低，背面转化效率约14.3％。
实施例3
本实施例提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 37％
B2O3 10％
SiO2 2％
Al2O3 3％
ZnO 10％
BaO 13％
TiO2 8％
V2O5 15％
Sb2O3 2％。
该双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法同实施例1。
本实施例制得玻璃粉粒径为1.8～2.3，玻璃粉的软化点为450～480℃，将铝粉、粘合剂(同实施例1)、添加剂(同实施例1)与本实施例玻璃粉混合后制备铝浆，印刷在双面PERC电池背面烧结。烧结后的双面PERC电池Rs低，背面效率转化约14.8％。
实施例4
本实施例提供的双面PERC铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 50％
B2O3 10％
SiO2 1％
Al2O3 1％
ZnO 5％
BaO 12％
TiO2 10％
V2O5 10％
Sb2O3 1％。
该双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法同实施例1。
本实施例制得玻璃粉的粒径为3.1～3.5μm，玻璃粉的软化点470～510℃，将铝粉、粘合剂(同实施例1)、添加剂(同实施例1)与玻璃粉混合后制备铝浆，印刷在双面PERC电池背面烧结，烧结后的双面PERC电池Rs低，背面转化效率约14.5％。
实施例1-4中的配方具体如下表1中所示。
表1实施例1-4中的具体配方
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| PbO | 20 | 20 | 37 | 50 |
| B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 15 | 40 | 10 | 10 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0 | 5 | 3 | 1 |
| SiO<sub>2</sub> | 5 | 0 | 2 | 1 |
| ZnO | 5 | 0 | 10 | 5 |
| BaO | 10 | 15 | 13 | 12 |
| V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 30 | 10 | 15 | 10 |
| TiO<sub>2</sub> | 5 | 6 | 8 | 10 |
| Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 10 | 4 | 2 | 1 |
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 (6)
1.一种双面PERC铝浆用玻璃粉，其特征是主要由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 30～50％、
B2O3 10～30％、
SiO2 1～3％、
Al2O3 1～3％、
ZnO 5～1 0％、
BaO 10～20％、
TiO2 8～15％、
V2O5 15～30％、
Sb2O3 2～10％；
所述玻璃粉的粒径为1 .8～3.5μm，软化点为450～550℃；
所述各原料质量百分含量之和为100%。
2.根据权利要求1所述的双面PERC铝浆用玻璃粉，其特征是由以下质量百分含量的原料制成：
PbO 37％、
B2O3 10％、
SiO2 3％、
Al2O3 2％、
ZnO 10％、
BaO 13％、
TiO2 8％、
V2O5 15％、
Sb2O3 2％。
3.根据权利要求1或2所述的双面PERC铝浆用玻璃粉，其特征是：所述BaO来自BaCO3或Ba(OH)2。
4.一种权利要求1或2所述的双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征是包括以下步骤：选取各原料，混匀后置于马弗炉中熔炼得熔液，熔液经水淬后干燥破碎，然后经球磨、烘干即制得双面PERC铝浆用玻璃粉。
5.根据权利要求4所述的双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征是：混匀时采用V型混料机干混，熔炼时温度为800℃～1000℃，保温时间30～60min。
6.根据权利要求4所述的双面PERC铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征是：水淬时采用去离子水，球磨时介质为去离子水，球磨时间为10～20h，球磨后的玻璃浆经静置后分离除去上层水，然后在120～150℃烘干。
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