CN107845694A - 一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，按质量百分比计，包括：60～70％导电金属粉、20～30％混合粘合剂、10～20％有机溶剂，且各组份的质量百分比之和为100％；导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；混合粘合剂，按质量百分比计，包括：SiO2，Al2O3，TiO2，生淀粉，氧化铈，液体酚醛树脂，松油醇，聚氯乙烯树脂，余量为去离子水；有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。本发明的混合浆料对太阳电池进行背场印刷后，太阳电池的光电效率得到了有效提升，且采用混合浆料印刷后的背场与硅基底的附着拉力也得到了增强，非常有效，值得推广。

Description

一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料

技术领域

本发明涉及太阳电池印刷烧结技术领域，具体涉及一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料。

背景技术

太阳电池是将太阳辐射直接转换成电能的一种器件，衡量其性能的一个重要参数就是转换效率，即单位面积上输出能量和输入能量的比值。提高太阳电池转换效率主要从两个方面进行：一是光学方面，通过各种手段不断提高太阳电池对入射光的吸收，以产生更多的光生载流子；另外一个是电学方面，尽量减少光生载流子在电池体内及表面处的复合，同时减少各种电阻损耗，使更多的电能能输出到外部负载。

局部铝背场结构晶体硅太阳电池是高效电池的一种。早期，新南威尔士大学的Blakers等人发现了效率为22.8％的此类电池，其背表面采用热氧化的SiO2钝化，背表面电极采用点接触形式。局部铝背场结构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面积减少，也大大降低了背面的表面复合。尽管局部铝背场结构增加了串联电阻，填充因子FF也有所下降，但电池片的开路电压Voc和短路电流密度Jsc均有所提高，综合效果仍使转换效率提高0.8-1.2％。

基于上述优势，局部铝背场结构越来越受到国内外电池片厂家的重视。随着各项配套工艺设备的不断发展与完善，局部铝背场晶体硅太阳电池产业化趋势已很明了，局部铝背场结构的太阳电池对导电浆料也提出了更高的要求，常规浆料的腐蚀性太强，会对电池表面的钝化膜造成严重的破坏；且常规浆料不能很好地填充钝化膜上的穿孔或开槽，无法与硅基底形成良好的欧姆接触，即与钝化膜窗口接触较差。因此，开发一种适合局部铝背场结构太阳电池的浆料是十分必要的。

现有的传统浆料一般是仅通过酚醛树脂等有机粘合剂，来将可以导电的金属粉进行浆料制作，以达到更好的与钝化膜开槽内的硅基底接触的效果，形成良好的欧姆接触，例如公开号为CN 103545013 B的“一种局部铝背场晶体硅太阳电池专用铝浆及其制备方法”，其采用二乙二醇单丁醚来溶解乙基纤维素和酚醛树脂等有机合成粘合剂，再将铝粉加入到此混合试剂中，以达到制作混合浆料的目的，从而使得该浆料在使用时，可以与硅基底形成较好的欧姆接触，但是对于日益进步的太阳能电池片技术来说，该浆料提供的欧姆接触要求以及与铝背场附着拉力还可以进一步进行优化，以达到更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，按质量百分比计，包括：60～70％导电金属粉、20～30％混合粘合剂、10～20％有机溶剂，且各组份的质量百分比之和为100％；

导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；

混合粘合剂，按质量百分比计，包括：

SiO2，含量为2～5％；

Al2O3，含量为0.5～1％；

TiO2，含量为0.3～0.6％；

生淀粉，含量为10～20％；

氧化铈，含量为5～8％；

液体酚醛树脂，含量为10～15％；

松油醇，含量为20～40％；

聚氯乙烯树脂，含量为20～30％；

余量为去离子水；

有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。

优选的，按质量百分比计，包括：60％导电金属粉、20％混合粘合剂、20％有机溶剂；

导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；

混合粘合剂，按质量百分比计，包括：

SiO2，含量为4％；

Al2O3，含量为1％；

TiO2，含量为0.5％；

生淀粉，含量为15％；

氧化铈，含量为5％；

液体酚醛树脂，含量为15％；

松油醇，含量为30％；

聚氯乙烯树脂，含量为20％；

余量为去离子水；

有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。

优选的，通过以下步骤制成：

1)、先将SiO2、Al2O3、TiO2、生淀粉、氧化铈、液体酚醛树脂、松油醇和聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，均匀搅拌，得到黏稠液体；

2)、向步骤1)中获得的黏稠液体中依次加入铝粉和银粉，搅拌后得到粘稠浆；

3)、将有机溶剂添加入黏稠浆内，混合均匀，然后用三辊研磨机研磨，得到所述混合浆料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过生淀粉和去离子水的添加，配合着液体酚醛树脂的使用，在提升了混合浆料流动性的同时，可以进一步的优化浆料与硅基底的欧姆接触，而且采用本发明的混合浆料对太阳电池进行背场印刷后，太阳电池的光电效率得到了有效提升，且采用混合浆料印刷后的背场与硅基底的附着拉力也得到了增强，非常有效，值得推广。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，按质量百分比计，包括：60～70％导电金属粉、20～30％混合粘合剂、10～20％有机溶剂，且各组份的质量百分比之和为100％；

导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；

混合粘合剂，按质量百分比计，包括：

SiO2，含量为2～5％；

Al2O3，含量为0.5～1％；

TiO2，含量为0.3～0.6％；

生淀粉，含量为10～20％；

氧化铈，含量为5～8％；

液体酚醛树脂，含量为10～15％；

松油醇，含量为20～40％；

聚氯乙烯树脂，含量为20～30％；

余量为去离子水；

有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。

上述混合浆料可通过以下步骤制成：

1)、先将SiO2、Al2O3、TiO2、生淀粉、氧化铈、液体酚醛树脂、松油醇和聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，均匀搅拌，得到黏稠液体；

2)、向步骤1)中获得的黏稠液体中依次加入铝粉和银粉，搅拌后得到粘稠浆；

3)、将有机溶剂添加入黏稠浆内，混合均匀，然后用三辊研磨机研磨，得到混合浆料。

实施例一：

先进行混合粘合剂的配置，将混合粘合剂按照质量百分比计，将占混合粘合剂总质量4％的SiO2、1％的Al2O3、0.5％的TiO2、15％的生淀粉、5％的氧化铈、15％的液体酚醛树脂、30％的松油醇和20％的聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，液体酚醛树脂可以溶于水，且生淀粉的使用，可以进一步提升混合粘合剂的粘度和流动性能，均匀搅拌后，得到黏稠液体，即混合粘合剂；

再进行导电金属粉的配制，将铝粉和银粉按照6：1的比例进行混合，得到导电金属粉，在铝粉中参入少量银粉，不光可以将低浆料的制造成本，还可以保证背场印刷后的耐焊性等性能；

最后进行有机溶剂的配制，将石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水按照3：2：5：3：1的比例混合搅拌制成，可以进一步的加速导电金属粉和混合粘合剂相溶。

配制完成后，按照质量百分比依次为60％、20％、20％，将导电金属粉、混合粘合剂以及有机溶剂按照3：1：1的比例，依次进行添加融合，首先将导电金属粉加入到混合粘合剂内，均匀搅拌，得到黏稠状液体，然后再将有机溶剂加入到黏稠状液体中，通过三辊研磨机进行研磨分散至细度＜15微米，粘度约为31000mPa·S，得到背场钝化用的电池片专用混合浆料。

实施例二：

先进行混合粘合剂的配置，将混合粘合剂按照质量百分比计，将占混合粘合剂总质量2％的SiO2、0.5％的Al2O3、0.3％的TiO2、10％的生淀粉、6％的氧化铈、13％的液体酚醛树脂、25％的松油醇和25％的聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，液体酚醛树脂可以溶于水，且生淀粉的使用，可以进一步提升混合粘合剂的粘度和流动性能，均匀搅拌后，得到黏稠液体，即混合粘合剂；

再进行导电金属粉的配制，将铝粉和银粉按照6：1的比例进行混合，得到导电金属粉，在铝粉中参入少量银粉，不光可以将低浆料的制造成本，还可以保证背场印刷后的耐焊性等性能；

最后进行有机溶剂的配制，将石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水按照3：2：5：3：1的比例混合搅拌制成，可以进一步的加速导电金属粉和混合粘合剂相溶。

配制完成后，按照质量百分比依次为70％、20％、10％，将导电金属粉、混合粘合剂以及有机溶剂按照7：2：1的比例，依次进行添加融合，首先将导电金属粉加入到混合粘合剂内，均匀搅拌，得到黏稠状液体，然后再将有机溶剂加入到黏稠状液体中，通过三辊研磨机进行研磨分散至细度＜18微米，粘度约为30600mPa·S，得到背场钝化用的电池片专用混合浆料。

实施例三：

先进行混合粘合剂的配置，将混合粘合剂按照质量百分比计，将占混合粘合剂总质量5％的SiO2、1％的Al2O3、0.5％的TiO2、15％的生淀粉、8％的氧化铈、15％的液体酚醛树脂、30％的松油醇和20％的聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，液体酚醛树脂可以溶于水，且生淀粉的使用，可以进一步提升混合粘合剂的粘度和流动性能，均匀搅拌后，得到黏稠液体，即混合粘合剂；

再进行导电金属粉的配制，将铝粉和银粉按照6：1的比例进行混合，得到导电金属粉，在铝粉中参入少量银粉，不光可以将低浆料的制造成本，还可以保证背场印刷后的耐焊性等性能；

最后进行有机溶剂的配制，将石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水按照3：2：5：3：1的比例混合搅拌制成，可以进一步的加速导电金属粉和混合粘合剂相溶。

配制完成后，按照质量百分比依次为60％、30％、10％，将导电金属粉、混合粘合剂以及有机溶剂按照6：3：1的比例，依次进行添加融合，首先将导电金属粉加入到混合粘合剂内，均匀搅拌，得到黏稠状液体，然后再将有机溶剂加入到黏稠状液体中，通过三辊研磨机进行研磨分散至细度＜20微米，粘度约为29000mPa·S，得到背场钝化用的电池片专用混合浆料。

对比例：

在配制混合粘合剂时，取消淀粉、去离子水以及液体酚醛树脂的加入，另外导电金属粉和有机溶剂的配制均按照三个实施例来实施，得到三个对比例的专用混合浆料。

将三组实施例和三组对比例配制得到的专用混合浆料，分别对各性能指标均相同的太阳能电池片进行背场钝化印刷背电场，然后对封装后的电池片进行EVA撕拉测试，测出背电场的附着拉力，以及该太阳能电池片的转换效率进行测试，测试结果如下表1所示：

类别	太阳能电池转换效率(％)	背电场附着拉力(N)
			对比例一	17.8	8.5
对比例二	17.5	8.3
			对比例三	17.4	7.9
实施例一	21.1	13.4
			实施例二	20.7	12.8
实施例三	20.5	12.5

表1

通过表1内数据可得，本发明的混合浆料在对太阳能电池片进行背场钝化工艺印刷背电场时，使得制成的太阳能电池片的转换效率均得到了很明显的提升，而且经EVA撕拉测试后，测得背电场的附着拉力也得到了显著的提高，附着拉力均＞12N，十分有效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括：60～70％导电金属粉、20～30％混合粘合剂、10～20％有机溶剂，且各组份的质量百分比之和为100％；

导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；

混合粘合剂，按质量百分比计，包括：

SiO2，含量为2～5％；

Al2O3，含量为0.5～1％；

TiO2，含量为0.3～0.6％；

生淀粉，含量为10～20％；

氧化铈，含量为5～8％；

液体酚醛树脂，含量为10～15％；

松油醇，含量为20～40％；

聚氯乙烯树脂，含量为20～30％；

余量为去离子水；

有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。

2.根据权利要求1所述的一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括：60％导电金属粉、20％混合粘合剂、20％有机溶剂；

导电金属粉，为铝粉和银粉以6：1的比例混合制成；

混合粘合剂，按质量百分比计，包括：

SiO2，含量为4％；

Al2O3，含量为1％；

TiO2，含量为0.5％；

生淀粉，含量为15％；

氧化铈，含量为5％；

液体酚醛树脂，含量为15％；

松油醇，含量为30％；

聚氯乙烯树脂，含量为20％；

余量为去离子水；

有机溶剂，为石墨粉、玻璃纤维粉、硅酮、陶瓷粉以及去离子水以3：2：5：3：1的比例混合制成。

3.根据权利要求1所述的一种背场钝化工艺用太阳能电池片混合浆料，其特征在于，通过以下步骤制成：

1)、先将SiO2、Al2O3、TiO2、生淀粉、氧化铈、液体酚醛树脂、松油醇和聚氯乙烯树脂加入到去离子水中，均匀搅拌，得到黏稠液体；

2)、向步骤1)中获得的黏稠液体中依次加入铝粉和银粉，搅拌后得到粘稠浆；

3)、将有机溶剂添加入黏稠浆内，混合均匀，然后用三辊研磨机研磨，得到所述混合浆料。