CN109215835A - Perc电池用低电阻率高附着力背银浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，该背银浆料由以下质量百分含量的原料制成：银粉50‑70%，玻璃粉0.5‑5%，有机载体25‑45%，有机助剂0.5‑6%。与现有技术相比，将本发明的背银浆料印刷在背钝化晶硅PERC太阳能电池背面钝化膜上，经烘干烧结后，不会烧穿损伤背面钝化膜，降低烧结的接触电阻率，同时克服背面电极浆料对背面钝化膜造成破坏从而引起背钝化晶硅PERC太阳能电池附着力性能下降的缺点。本发明还公开了上述背银浆料的制备方法。
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PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料及其制备方法。
背景技术
随着光伏市场的竞争越来越白热化，组件的供货量已经出现供大于求的局面，直接倒逼光伏电池生产进行成本降低，而电池成本降低不外乎于原硅片成本降低、生产成本降低以及电池片的转换效率提升。在激烈竞争下，原硅片成本以及生产电池片的非硅成本已经降低到接近冰点，只有在电池转换效率上进行提升，才能提升竞争力，才能赢得市场。
目前，为了提高太阳能电池的转换效率和降低晶体硅成本，背钝化太阳能电池(PERC)因其优异的电化学性能，逐渐占据晶体硅太阳能电池发展的鳌头。
背钝化PERC（passivated emitter and rear cell）电池作为目前主流的高效太阳能电池，由于其投入产出比和成本回收快的优势，在近几年得到了各大厂商的青睐。其提效的核心是在硅片背面镀上一层100-120nm的AlOx/SiNx叠层薄膜（其中AlOx为主钝化膜，SiNx为保护膜），以起到钝化背表面的作用，钝化的被表面能提高少子寿命，增大开压；提高长波响应，增大短流，最终提高电池转化效率。
相较于传统太阳能电池，PERC太阳能电池在硅片背面进行钝化处理，同时利用激光进行开槽。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。
由于PERC电池的特殊结构，直接应用常规背银浆已不能满足新技术的使用要求。主要是因为常规背电极银浆为了获得较高的附着力，往往需要腐蚀晶体硅的背表面，而PERC电池的背表面是一层起钝化作用，用来提高开压及效率的AlO/SiNx叠层薄膜；这层薄膜恰恰是不能破坏的。常规背银浆刷在背钝化晶硅PERC太阳能电池背面钝化膜上，经烘干烧结后，对背面钝化膜造成破坏，降低烧结的接触电阻率，引起背钝化晶硅PERC太阳能电池附着力下降。因此研究背银浆成为提高PERC太阳能电池效率的又一重要途径。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，由以下质量百分含量的原料制成：银粉50-70%，玻璃粉0.5-5%，有机载体25-45%，有机助剂0.5-6%；银粉为片状银粉、球状银粉、枝丫状银粉和微晶银粉中的一种或几种；玻璃粉由以下质量百分含量的成分组成：Bi2O3 20-55%，ZnO 5-15%，B2O3 10-15%，SiO2 15-35%，Al2O3 5-15%，CuO 4-10%，K2O 2-8%，MoO31-4%，MnO20.5-5%，软化点为450-550℃；有机载体由以下质量百分含量的原料制成：乙基纤维素10-15%，松油醇30-60%，丁基卡必醇10-30%，丁基卡必醇醋酸酯10-15%，醇酯十二5-15%；有机助剂为润湿分散剂、流平剂、触变剂、增稠剂和增塑剂中的一种或几种。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，银粉55-65%，玻璃粉1-4%，有机载体30-40%，有机助剂2-5%。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，银粉为片状银粉和微晶银粉的混合物。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，片状银粉的D50为0.5-3.0µm，微晶银粉的D50为0.5-2.0µm。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，片状银粉的D50为1.0-1.5µm，微晶银粉的D50为0.5-1.0µm。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，有机载体由以下方法制备获得：将乙基纤维素加入到松油醇、丁基卡必醇、醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯的混合溶剂中，在70-100℃水浴条件下，边加热边搅拌至乙基纤维素完全溶解，得到均一的载体，冷却至室温后待用。
所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备玻璃粉：按配方比例称取各原料并混合均匀，之后放入1120-1200℃电炉中熔融3-5小时，将熔融料经去离子水进行水淬，再经球磨、烘干和过筛处理后得到玻璃粉；
2）制备有机载体：按配方比例称取各原料并混合均匀，在70-100℃水浴条件下，边加热边搅拌至各原料充分混匀并完全溶解后得到有机载体；
3）选取银粉，按照配方比例称取玻璃粉、有机载体、有机助剂和银粉并预混分散，之后放入搅拌机中混合均匀，得到糊状物待用；
4）将糊状物在三辊机上分散研磨后，即得到PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料。
玻璃粉的作用是作为一种无机粘结剂与润湿剂，使得各种无机颗粒相互靠拢，烧结在一起，并紧密结合在硅片背面，这是对电极附着力影响的关键步骤。
有机助剂的的作用是给与银浆提供良好内施加性能，包括帮助打开无机颗粒的团聚、给与无机颗粒稳定的分散性、适当的粘性、对硅片的背面钝化膜和无机颗粒提供适当的润湿性、并且具有良好的烘干速率及良好的烧结性能，同时提供良好的印刷性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过调整玻璃粉、银粉、有机载体和有机助剂的配比得到本发明的背银浆料，将该背银浆料印刷在背钝化晶硅PERC太阳能电池背面钝化膜上，经烘干烧结后，该浆料不会烧穿损伤背面钝化膜，降低烧结的接触电阻率，同时克服背面电极浆料对背面钝化膜造成破坏而引起背钝化晶硅PERC太阳能电池附着力性能下降的缺点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施案例1
本实施例提供的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，由以下质量百分含量的原料制成：片状银粉35%，微晶银粉27%，玻璃粉2%，有机载体34%，有机助剂2%。
有机助剂为市面常用的润湿分散剂。
有机载体按以下质量百分含量的原料制成：陶氏乙基纤维素STD-300 2%，陶氏乙基纤维素STD-200 10%，松油醇47%，丁基卡必醇20%，丁基卡必醇醋酸酯12%，醇酯十二9%。
玻璃粉按以下质量百分含量的原料制成：Bi2O3 30%，ZnO 8%，B2O3 13%，SiO2 23%，Al2O3 9%，CuO 10%，K2O 4%，MoO3 2%，MnO2 1%。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备玻璃粉：按配方比例称取各原料并混合均匀，之后放入1180℃电炉中熔融3小时，将熔融料经去离子水进行水淬，再经球磨、烘干和过筛处理后得到玻璃粉；
2）制备有机载体：按配方比例称取各原料并混合均匀，在80℃水浴条件下，边加热边搅拌至各原料充分混匀并完全溶解后得到有机载体；
3）选取银粉，按照配方比例称取玻璃粉、有机载体、有机助剂和银粉并预混分散，之后放入搅拌机中混合均匀，得到糊状物待用；
4）将糊状物在三辊机上分散研磨后，即得到PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的使用方法，包括以下步骤：
1）选取晶硅电池硅片，该硅片的正面上进行减反射膜层处理，且背面经过AlOx/SiNx叠层薄膜钝化处理；
2）选取上面制备的背面电极浆料，印刷在晶硅电池硅片的背面，在该硅片的背面形成背电极图案；
3）将背面电极图案进行烘干和烧结处理，烘干温度为220-320℃，烧结时的温度为750-850℃，烘干后再烧结形成的背面电极浆料不会烧穿损伤背面的钝化层。
将烧结后的电池片进行电性能测试、附着力测试及搭接电阻率测试。
附着力测试采取180度倒拉的方式进行，并由附着力测试器直接读取附着力数据；搭接电阻率由直流低电阻测试仪测试相邻两个电极之间的电阻，数值由直流低电阻测试仪进行数显出来。
实施案例2
本实施例提供的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，由以下质量百分含量的原料制成：片状银粉40%，微晶银粉22%，玻璃粉1.8%，有机载体32.7%，有机助剂3.5%。
有机助剂为市面常用的润湿分散剂和流平剂，按8:2的质量百分比的原料制成。
有机载体按以下质量百分含量的原料制成：陶氏乙基纤维素STD-300 1%，陶氏乙基纤维素STD-200 9.5%，松油醇33.5%，丁基卡必醇30%，丁基卡必醇醋酸酯13%，醇酯十二13%。
玻璃粉按以下质量百分含量的原料制成：Bi2O3 35%，ZnO 10%，B2O3 11%，SiO2 27%，Al2O3 7%，CuO 4.1%，K2O 3%，MoO3 1.5%，MnO2 1.4%。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备玻璃粉：按照配方称取各原料并混匀，调节温度为1130℃熔融4小时，将熔融料经去离子水进行水淬，再经球磨、烘干和过筛处理，得到玻璃粉；
2）制备有机载体：将有机载体的各原料，按配方比例进行称取，混匀后进行加热，采取水浴加热至90℃，边加热边搅拌后至各原料充分混匀并完全溶解后得到有机载体；
3）选取银粉，按照配方进行称取，将玻璃粉、有机载体、有机助剂和银粉进行预混分散，在行星搅拌机里混合均匀，得到糊状物待用；
4）将糊状物在三辊机上进行分散研磨后，即得到PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的使用方法同实施例1。
实施案例3
本实施例提供的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，由以下质量百分含量的原料制成：片状银粉46%，微晶银粉16%，玻璃粉1.45%，有机载体33.95%，有机助剂2.6%。
有机助剂为市面常用的润湿分散剂和触变剂，按4:6量百分比的原料制成。
有机载体按以下质量百分含量的原料制成：陶氏乙基纤维素STD-200 7%，陶氏乙基纤维素STD-100 3.5%，松油醇39%，丁基卡必醇25%，丁基卡必醇醋酸酯13.5%，醇酯十二12%。
玻璃粉按以下质量百分含量的原料制成：Bi2O3 27%，ZnO 13%、B2O3 12%，SiO2 18%，Al2O3 12%，CuO 9.4%，K2O 6%，MoO3 1.7%，MnO2 0.9%。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备玻璃粉：按照配方称取各原料并混匀，调节温度为1150℃熔融4小时，将熔融料经去离子水进行水淬，再经球磨、烘干和过筛处理，得到玻璃粉；
2）制备有机载体：将有机载体的各原料，按配方比例进行称取，混匀后进行加热，采取水浴加热至85℃，边加热边搅拌后至各原料充分混匀并完全溶解后得到有机载体；
3）选取银粉，按照配方进行称取，将玻璃粉、有机载体、有机助剂和银粉进行预混分散，在行星搅拌机或其它搅拌机里混合均匀，得到糊状物待用；
4）将糊状物在三辊机上进行分散研磨后，即得到PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料。
该PERC太阳能电池用低电阻率高附着力背银浆料的使用方法同实施例1。
测试结果对比：
| 样品类型 | Eta | Rs/mΩ | 附着力/N | 搭接电阻/ mΩ |
| 实施例1 | 21.746% | 1.789 | 4.8 | 51.1 |
| 实施例2 | 21.749% | 1.792 | 4.9 | 48.2 |
| 实施例3 | 21.753% | 1.743 | 5.1 | 45.3 |
| 现有产品 | 21.737% | 1.856 | 4.6 | 53.6 |
其中，Eta为太阳能电池片电性能测试中的转换效率；Rs为太阳能电池片电性能测试中的串联电阻。
从对比结果可以看到，采用本发明技术的产品，可以明显降低搭接的电阻率，提升电池片的附着力性能。
Claims (7)
1.PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，由以下质量百分含量的原料制成：银粉50-70%，玻璃粉0.5-5%，有机载体25-45%，有机助剂0.5-6%；银粉为片状银粉、球状银粉、枝丫状银粉和微晶银粉中的一种或几种；玻璃粉由以下质量百分含量的成分组成：Bi2O3 20-55%，ZnO 5-15%，B2O3 10-15%，SiO2 15-35%，Al2O3 5-15%，CuO 4-10%，K2O 2-8%，MoO31-4%，MnO20.5-5%，软化点为450-550℃；有机载体由以下质量百分含量的原料制成：乙基纤维素10-15%，松油醇30-60%，丁基卡必醇10-30%，丁基卡必醇醋酸酯10-15%，醇酯十二5-15%；有机助剂为润湿分散剂、流平剂、触变剂、增稠剂和增塑剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，银粉55-65%，玻璃粉1-4%，有机载体30-40%，有机助剂2-5%。
3.根据权利要求1或2所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，银粉为片状银粉和微晶银粉的混合物。
4.根据权利要求3所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，片状银粉的D50为0.5-3.0µm，微晶银粉的D50为0.5-2.0µm。
5.根据权利要求3所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，片状银粉的D50为1.0-1.5µm，微晶银粉的D50为0.5-1.0µm。
6.根据权利要求1或2所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料，其特征在于，有机载体由以下方法制备获得：将乙基纤维素加入到松油醇、丁基卡必醇、醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯的混合溶剂中，在70-100℃水浴条件下，边加热边搅拌至乙基纤维素完全溶解，得到均一的载体，冷却至室温后待用。
7.根据权利要求1所述的PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备玻璃粉：按配方比例称取各原料并混合均匀，之后放入1120-1200℃电炉中熔融3-5小时，将熔融料经去离子水进行水淬，再经球磨、烘干和过筛处理后得到玻璃粉；
2）制备有机载体：按配方比例称取各原料并混合均匀，在70-100℃水浴条件下，边加热边搅拌至各原料充分混匀并完全溶解后得到有机载体；
3）选取银粉，按照配方比例称取玻璃粉、有机载体、有机助剂和银粉并预混分散，之后放入搅拌机中混合均匀，得到糊状物待用；
4）将糊状物在三辊机上分散研磨后，即得到PERC电池用低电阻率高附着力背银浆料。
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