CN110590168A - 晶硅太阳能电池用玻璃料及其制备方法和银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导电浆料技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池用玻璃料及其制备方法和银浆。晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5‑20wt％Tl2O3，5‑10wt％PbO，20‑30wt％TeO2，5‑10wt％Bi2O3，5‑15wt％WO3，0‑5wt％SiO2，10‑15wt％ZnO和5‑15wt％碱金属氧化物R2O。本发明提供的玻璃料用于制备适用于晶硅太阳电池的正面银浆，使银浆获得优异的电性能和焊接拉力。
Description
技术领域
本发明属于导电浆料技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池用玻璃料及其制备方法和银浆。
背景技术
众所周知，影响太阳能电池效率损失的因素主要有：栅线遮蔽因素、栅线及其接触电阻因素及载流子复合因素。为了解决这些损失因素，市场上主要解决办法是：“高方阻、浅结、密植”，即将硅片方阻做高、硅片PN结离前表面更近、电池片副栅宽度更细数量更多。
硅片方阻是由掺杂浓度决定，掺杂浓度越高，硅片方阻就越低，但是，高的掺杂浓度会使得载流子复合率提高，过高的掺杂(>1020/cm3)甚至使表面出现“死层”，即在此层内光激发产生的载流子立即被复合，完全没有机会被PN结收集；深结地不利因素与入射光的吸收衰减及光激发非平衡载流子被PN结所收集的几率分布有关，这样的分布组合使表层激发的大量载流子不能被PN结收集而损失，所以，在工艺许可的条件下，应尽可能地使PN结向表面靠近。光生电流的传输途径是：先从硅片体内从下向上传输到表面，再在表面横向传输至电极处被收集。那么，硅片方阻越大，电流横向传输时损耗越多，所以，需要更多的副栅，以降低电流横向传输时的损耗，但是，副栅越多，遮光损失越大，因此，就需要副栅做的更细，以降低电极的遮光面积。
从上述分析可以看出，硅片方阻越高、副栅越细，所需要的银硅接触电阻越小；而浆料的银硅接触性能主要由浆料中的玻璃决定，同时，玻璃也影响银电极和硅片之间的焊接拉力。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种晶硅太阳能电池用玻璃料。
晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，5-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，5-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和5-15wt％碱金属氧化物R2O。
优选的，所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，7-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
优选的，所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-19wt％Tl2O3，10wt％PbO，25-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，13-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
优选的，所述的碱金属氧化物R2O为Li2O和K2O中的至少一种；更优选的，所述的碱金属氧化物R2O由Li2O与K2O的配合得到，Li2O与K2O的重量比≥2:1；进一步优选的，Li2O与K2O按重量比2:1配合制得。
优选的，所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤10μm；更优选的，所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤5μm。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法。
所述的晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法，采用高温熔融淬冷法或溶胶凝胶法进行制备。
所述的高温熔融淬冷法包括以下步骤：取所述玻璃料的组分原料，混匀，然后在1100-1300℃温度下熔制30-80min，熔制结束后，将玻璃熔体淬冷，最后再粉碎、烘干，制得玻璃料。
本发明还提供一种采用上述晶硅太阳能电池用玻璃料制备的银浆。
所述银浆，由以下质量百分比的原料制得：银粉85-90wt％、权利要求1-5任一项所述的晶硅太阳能电池用玻璃料2-4wt％和有机载体6-11wt％。
优选的，所述银浆的制备方法，包括以下步骤：取所述银浆的组分原料，先将银粉、晶硅太阳能电池用玻璃料和有机载体混匀，再将搅拌好的原料在三辊机上进一步分散均化，当刮板细度≤10μm后，即完成银浆的制备。
本发明制得的银浆用于制备晶硅太阳能电池N型发射极。
本发明的有益效果：
1、本发明提出了一种新组份的晶硅太阳能电池用玻璃粉，为Tl-Pb-Te-Bi-Si-W-Zn氧化物体系，该玻璃体系具有低的玻璃转变温度和低的软化温度。
2、本发明制得的玻璃料对银和硅都有较好的浸润性，将其应用于硅片上，在烧结过程中玻璃可以较早软化流动，溶解侵蚀减反射氮化硅层，提高银硅物理接触面积，有利于改善接触电阻。同时该玻璃体系对银粉有很好的润湿能力，并能与硅片牢固结合。烧结后，该玻璃体系形成牢固的三维网络结构，将银粉固定在硅片表面上，提升银电极的焊接拉力。
3、本发明提供的玻璃料用于制备适用于晶硅太阳电池的正面银浆，使银浆获得优异的电性能和焊接拉力。
具体实施方式
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种晶硅太阳能电池用玻璃料。
晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，5-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，5-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和5-15wt％碱金属氧化物R2O。
为了进一步提高焊接拉力，降低接触电阻，优选的，所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，7-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
优选的，所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，由以下质量百分比的组分制得：5-19wt％Tl2O3，10wt％PbO，25-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，13-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
为了进一步提高焊接拉力，降低接触电阻，优选的，所述的碱金属氧化物R2O为Li2O和K2O中的至少一种；更优选的，所述的碱金属氧化物R2O由Li2O与K2O的配合得到，Li2O与K2O的重量比≥2:1；进一步优选的，Li2O与K2O按重量比2:1配合制得。
优选的，所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤10μm；更优选的，所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤5μm。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法。
所述的晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法，采用高温熔融淬冷法或溶胶凝胶法进行制备。
所述的高温熔融淬冷法包括以下步骤：取所述的各组分原料，混匀，然后在1100-1300℃温度下熔制30-80min，熔制结束后，将玻璃熔体淬冷，最后再粉碎、烘干，制得玻璃料。
优选的，混匀可以采用三维混合机进行；在熔制过程中进行搅拌，进一步均化。
其中，淬冷采用去离子水淬冷或铁板淬冷。
优选的，粉碎采用行星球磨机球磨进行粉碎。
本发明还提供一种采用上述晶硅太阳能电池用玻璃料制备的银浆。
所述银浆，由以下质量百分比的原料制得：银粉85-90wt％、权利要求1-5任一项所述的晶硅太阳能电池用玻璃料2-4wt％和有机载体6-11wt％。
其中，所述有机载体为本领域通常使用的有机载体，可以为组份A和溶剂的混合物；所述组份A为乙基纤维素、木松香、酚醛树脂、低级醇的聚甲基丙烯酸酯至少一种；溶剂包括萜烯、煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和沸点高于150℃的醇以及醇酯的混合物中的至少一种；其中，萜烯可以为α-萜品醇或β-萜品醇。
优选的，有机载体为乙基纤维素、木松香、邻苯二甲酸二丁酯和丁基卡必醇乙酸酯按质量百分比1:1:5:4的混合物。
优选的，所述银浆的制备方法，包括以下步骤：取所述银浆的组分原料，先将银粉和晶硅太阳能电池用玻璃料混合，然后将其加入到有机载体中搅拌1-2小时，再将搅拌好的原料在三辊机上进一步分散均化，当刮板细度≤10μm后，即完成银浆的制备。
本发明制得的银浆用于制备晶硅太阳能电池N型发射极。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1晶硅太阳能电池用玻璃料的制备
按下表1的各组组份取原料，将原料采用三维混合机混合均化，然后转移到氧化铝坩埚内，在1300℃温度下熔制60min，熔制过程进行搅拌；熔制结束后，将玻璃熔体用去离子水淬冷，最后使用行星球磨机进行球磨、烘干，获得粒径分布D50≤5μm的粉状玻璃料S1-S4。
测试制得的粉状玻璃料S1-S4以及市售玻璃粉的玻璃转变温度Tg、玻璃软化温度Tf，结果如表1所示。
表1
实施例2
将S1-S4、D1的玻璃料分别按下述方法制备得到SY1-SY4和DY1银浆涂料。
制备方法：将86.5wt％导电银粉，2.5wt％的玻璃料，11wt％的有机载体进行充分混合，使用三辊研磨机对浆料进行研磨，使用刮板细度剂测试研磨细度，浆料研磨细度在10μm以下，制得银浆。其中，采用S1玻璃料制得的银浆涂料编号为SY1，采用S2玻璃料制得的银浆涂料编号为SY2，采用S3玻璃料制得的银浆涂料编号为SY3，采用S4玻璃料制得的银浆涂料编号为SY4，采用D1玻璃料制得的银浆涂料编号为DY1。
其中，有机载体为乙基纤维素、木松香、邻苯二甲酸二丁酯和丁基卡必醇乙酸酯按质量百分比1:1:5:4的混合物。
将制得的SY1-SY4和DY1银浆进行测试，测试方法为：
1)将上述制得的5种银浆使用Bacinni丝网印刷机分别印刷到已镀膜制绒高方阻多晶硅片正面上，硅片的方阻为100Ω/□。每种银浆印刷8片，4片用于接触电阻测试，4片用于拉力测试。使用DESPATCH烧结炉进行烧结。
2)4片用于测试接触电阻的电池片采用激光切割机沿主栅方切割成宽2cm，长8cm的长条。用TLM测试系统对接触电阻进行测试。
3)将0.25mm*1.1mm的锡60/铅40焊带焊接到用于测试拉力的4片电池片主栅上，焊接温度分别设定为340℃。焊接前焊带使用助焊剂浸泡10min。使用自动拉力机180°反向拉拔焊带，测试银浆的附着力。
银硅接触电阻及附着力测试结果如表2所示。
表2
Claims (10)
1.晶硅太阳能电池用玻璃料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，5-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，5-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和5-15wt％碱金属氧化物R2O。
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，其特征在于：由以下质量百分比的组分制得：5-20wt％Tl2O3，7-10wt％PbO，20-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，10-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
3.根据权利要求2所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，其特征在于：由以下质量百分比的组分制得：5-19wt％Tl2O3，10wt％PbO，25-30wt％TeO2，8-10wt％Bi2O3，5-15wt％WO3，0-5wt％SiO2，13-15wt％ZnO和15wt％碱金属氧化物R2O。
4.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，其特征在于：所述的碱金属氧化物R2O为Li2O和K2O中的至少一种；优选的，所述的碱金属氧化物R2O由Li2O与K2O的配合得到，Li2O与K2O的重量比≥2:1；更优选的，碱金属氧化物R2O由Li2O与K2O按重量比2:1配合制得。
5.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池用玻璃料，其特征在于：所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤10μm；优选的，所述晶硅太阳能电池用玻璃料的粒度D50≤5μm。
6.权利要求1-5任一项所述的晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法，其特征在于：采用高温熔融淬冷法或溶胶凝胶法进行制备。
7.根据权利要求6所述的晶硅太阳能电池用玻璃料的制备方法，其特征在于：所述的高温熔融淬冷法包括以下步骤：取权利要求1-5任一项所述晶硅太阳能电池用玻璃料的组分原料，混匀，然后在1100-1300℃温度下熔制30-80min，熔制结束后，将玻璃熔体淬冷，最后再粉碎、烘干，制得玻璃料。
8.银浆，其特征在于，由以下质量百分比的原料制得：银粉85-90wt％、权利要求1-5任一项所述的晶硅太阳能电池用玻璃料2-4wt％和有机载体6-11wt％。
9.权利要求8所述银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取权利要求8所述银浆的组分原料，将银粉、晶硅太阳能电池用玻璃料和有机载体混匀，再在三辊机上进一步分散均化，当刮板细度≤10μm后，即完成银浆的制备。
10.权利要求8所述的银浆用于制备晶硅太阳能电池N型发射极。
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