CN108492910A - 一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，通过使用低熔点的醋酸铅和碲酸代替碲铅玻璃粉制备太阳能电池正面银浆，不仅提高了太阳能电池的电性能，还简化了浆料的制备方法。具体的发明步骤是：按照特定比例将银粉、醋酸铅、碲酸、有机载体等混合，通过分散机将其搅拌均匀，然后使用三辊机将其轧制成细度较小的浆料，浆料过筛后使用丝网印刷机把浆料印刷到硅片上，烧结后测试电池片的电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，属于太阳能电池正面银浆领域。
背景技术
太阳能电池正面银浆是晶硅太阳能电池的重要组成部分，其主要由银粉、有机载体、玻璃粉和部分添加剂组成。银粉作为导电相直接影响电池的电性能及烧结膜的力学性能；有机载体用于银粉和玻璃粉的分散，可通过改变有机载体的组成和在浆料中的含量调节浆料的流变性，以满足丝网印刷的要求；玻璃粉作为高温粘结剂，主要作用是腐蚀硅片表面的减反射层，使银粉与硅片形成欧姆接触。玻璃粉在浆料中所占比例大约5％左右，其化学组成和含量对电池的电性能和电极的焊接拉力起决定性作用。满足正银用玻璃粉的条件如下，首先，在烧结温度下，玻璃粉中的金属氧化物能与硅片表面的减反射层发生反应并能融透减反射层，金属离子能与银离子形成合金。其次，玻璃的热膨胀系数与硅基板相同或相似，避免烧结过程中产生的热应力而使电极脱落。最后，玻璃液中的氧化物能与硅发生反应，通过化学键使电极牢固粘附于硅基板上。
氧化铅、氧化碲是制备玻璃粉的主要原料，这是因为氧化铅和氧化碲可以有效的降低玻璃的软化温度，同时提高对减反射层和硅片的刻蚀速率，因此，晶硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉主要是铅系和碲系玻璃。在浆料的烧结过程中，随着温度的升高有机载体会逐渐挥发，当继续升高到一定的温度时，玻璃粉开始熔化，玻璃液中的氧化铅、氧化碲会与硅片表面的减反射层SiNx发生反应：PbO+SiNx→Pb+Si02+N2和TeO+SiNx→Te+Si02+N2，与此同时，少量的银会与空气中的氧气发生反应生成氧化银，氧化银在高温下分解形成银离子，生成的铅、碲分别与熔融的银形成Ag-Pb、Ag-Te合金，玻璃液携带银粉、Ag-Pb和 Ag-Te合金通过融透的减反射层与硅片接触，玻璃液中的氧化铅、氧化碲、氧化银会与硅发生反应，使得电极通过化学键与硅片相连接，在冷却过程中Ag-Pb、 Ag-Te合金开始分离，银重新结晶在N型硅的表面，形成银硅欧姆连接。冷却后的玻璃层中含有大量的银粒子，部分银粒子之间相互接触，部分银粒子之间由较薄的玻璃层填充，由于玻璃层的厚度大约100纳米左右，所以光电子可以在量子力学隧道效应的作用下穿过薄玻璃层，形成相对较低的接触电阻，如果银粒子之间的玻璃层较厚，光电子无法穿过玻璃层，则接触电阻相对变大。
发明内容
本发明提供一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，增加电池的光电转换效率。
本发明采用的技术方案为：
一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，包括以下步骤：
a.将醋酸铅和碲酸混合均匀后，在马弗炉中升温使原料融化形成玻璃液；
b.将玻璃液迅速倒入去离子水中急冷；
c.用球磨机将冷却后的玻璃颗粒球磨成玻璃粉；
d.将玻璃粉与有机载体、银粉混合均匀，并通过分散机进行分散；
e.轧制过滤后得到浆料；
所述醋酸铅和碲酸在浆料中质量分数均为1.5％-2％，有机载体质量分数为 7％-10％。
优选的，所述有机载体由松节油、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、氢化蓖麻油聚酰胺蜡中的一种或多种制成。
优选的，所述浆料在三辊机中轧制6次，细度小于5μm。
优选的，所述浆料印刷至硅片的正面，在750℃-850℃温度下烧结1到2分钟。
优选的，所述银粉包括银粉A与银粉B，所述银粉A激光粒度d50为1.75 μm-2μm，银粉B激光粒度d50为2μm-2.5μm。
其中，所述银粉A与银粉B的质量比例为1:3。
本发明使用两种粒径的银粉，银粉A激光粒度d50为1.75μm，银粉B激光粒度d50为2.25μm，银粉经表面处理后振实密度均达到5.6g/cm3，疏水性良好。使用的有机载体是由松节油、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡等组成，与此同时，制备氧化铅氧化碲玻璃粉，其铅碲含量与浆料中添加的醋酸铅和碲酸中的铅碲含量相同，并将玻璃粉制备成浆料，与醋酸铅和碲酸制备的浆料的性能相比较。通过丝网印刷机把浆料印刷到硅片上，在800℃的条件下烧结，最后测试电池的电性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
表1含醋酸铅和碲酸的浆料组成
| 1 | 2 | 3 | |
| 银粉A质量(g) | 80 | 80 | 80 |
| 银粉B质量(g) | 320 | 320 | 320 |
| 醋酸铅质量(g) | 9 | 8 | 7 |
| 碲酸质量(g) | 7 | 8 | 9 |
| 有机载体质量(g) | 33 | 33 | 33 |
表2含氧化铅和氧化碲的浆料组成
| 1 | 2 | 3 | |
| 银粉A质量(g) | 80 | 80 | 80 |
| 银粉B质量(g) | 320 | 320 | 320 |
| 氧化铅质量(g) | 6.178 | 5.491 | 4.805 |
| 氧化碲质量(g) | 4.871 | 5.567 | 6.263 |
| 有机载体质量(g) | 33 | 33 | 33 |
(1)玻璃粉的制备。按表1所示称取醋酸铅和碲酸，按表2所示称取氧化铅和氧化碲，各自混合均匀后放置氧化铝坩埚中，在马弗炉中升温使原料融化形成玻璃液，用坩埚钳将玻璃液迅速倒入去离子水中急冷，用球磨机将冷却后的玻璃颗粒球磨。
(2)有机载体的配置。按照特定比例将上述组分加入烧杯中混合均匀，用磁力搅拌器在90℃的水浴锅中搅拌加热，直至颗粒状的粉体完全溶解。
(3)背银、背铝烘干。将背面银浆和背面铝浆印刷至电池片的背面，在250℃的炉子中干燥1分钟左右；
(4)浆料的制备。按照表1和表2所示，用电子天平准确称取各组分，用分散机使浆料混合均匀，其中醋酸铅、碲酸、氧化铅和氧化碲均以上述玻璃粉的形式加入；
(6)浆料的轧制。将混合均匀的浆料加入三辊机中，6次轧制后制备成细度小于7的浆料；
(7)电池片烧结。将正银浆料印刷至硅片的正面，并在高温800℃的温度下烧结2到3分钟；
(8)电性能测试。测试烧结完后电池片的电性能参数。
表3测试结果
表3为测试结果，通过上述测试结果可知，由含醋酸铅、碲酸的浆料所制备的电池片随醋酸铅与碲酸含量比值的增加，电池的光电转换效率逐渐增加，串联电阻逐渐减小。由含醋酸铅、碲酸的浆料所制备的电池片的光电转换效率要比含氧化铅、氧化碲玻璃粉的浆料制备的电池片的光电转换效率高。
Claims (6)
1.一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将醋酸铅和碲酸混合均匀后，在马弗炉中升温使原料融化形成玻璃液；
b.将玻璃液迅速倒入去离子水中急冷；
c.用球磨机将冷却后的玻璃颗粒球磨成玻璃粉；
d.将玻璃粉与有机载体、银粉混合均匀，并通过分散机进行分散；
e.轧制过滤后得到浆料；
所述醋酸铅和碲酸在浆料中质量分数均为1.5％-2％，有机载体质量分数为7％-10％。
2.根据权利要求1所述的一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：所述有机载体由松节油、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、氢化蓖麻油聚酰胺蜡中的一种或多种制成。
3.根据权利要求1所述的一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：所述浆料在三辊机中轧制6次，细度小于5μm。
4.根据权利要求1所述的一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：所述浆料印刷至硅片的正面，在750℃-850℃温度下烧结1到2分钟。
5.根据权利要求1所述的一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：所述银粉包括银粉A与银粉B，所述银粉A激光粒度d50为1.75μm-2μm，银粉B激光粒度d50为2μm-2.5μm。
6.根据权利要求5所述的一种含有低熔点盐的晶硅太阳能电池浆料制备方法，其特征在于：所述银粉A与银粉B的质量比例为1:3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Bo Inventor after: Guo Kai Inventor after: Xu Wenyan Inventor after: Ma Yueyue Inventor after: Han Shisheng Inventor before: Chen Bo Inventor before: Guo Kai Inventor before: Xu Wenyan Inventor before: Ma Yueyue Inventor before: Han Shisheng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180904 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |