CN111564508B - 一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池 - Google Patents
一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池，该浆料包括浆料本体，所述浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物，因此烧结后能够在栅线表面形成一定厚度的阻挡层，这种阻挡层能抵抗氧化和腐蚀，从而能够增强金属化栅线的抗氧化性和耐酸腐蚀性，本申请还提供了一种抗湿热衰减的光伏电池，所述光伏电池的栅线采用上述浆料制作而成，利用这种浆料制成的抗湿热衰减的光伏电池，能够降低湿热衰减和功率损耗，增强电池的环保性和可靠性。
Description
技术领域
本申请属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池。
背景技术
在光伏领域中，光伏组件长期在户外环境尤其是高温高湿环境下运行，组件封装材料会缓慢老化，造成内部金属部件的腐蚀，主要体现在焊带、光伏电池金属化栅线发生电化学腐蚀，造成电性能变差，组件功率衰减变大。具体而言，温度和湿度是影响光伏组件性能退化的最重要的两个因素，温湿度作用下晶体硅光伏组件会出现腐蚀、分层和褪色等多种失效现象，双面电池相对于单面电池缺少了背面铝背场的保护，水气阻隔率降低，容易造成湿热衰减偏大，由于焊带中金属元素与电池栅线中的元素存在标准电位差，在一定的微环境下容易形成电化学腐蚀。长期处于湿热环境中，组件焊带及电池金属化栅线腐蚀，就会导致电性能变差。为确定其性能，需要用到DH(damp heat)衰减测试，具体是指在组件老化试验箱内，经过85℃、85％RH相对湿度和1000小时之后，如果组件功率衰减比例＜5％，则满足质量要求，而在高温高湿环境下，组件经历DH3000或更长时间，如果衰减明显变大，则组件质量可靠性就需要进一步加强。
现有技术中，有一种无铅正银浆料，能够减轻无铅玻璃粉中的碱性物质对电池的封装材料EVA胶膜的腐蚀，避免封装材料EVA胶膜因脱层而失去对电池的保护作用。然而只有电池主栅可以使用这种无铅材料，而细栅线还是需要有铅成分来刻蚀电池表面的氮化硅钝化层，与电池形成较好的欧姆接触，而且无铅正银浆料的烧结温度一般较含铅正银浆料的烧结温度高30℃至50℃，这也不利于降低电池的串联电阻，组件湿热衰减表现是串联电阻升高和电池细栅线相关，可见上述方案也存在局限性，无法满足细栅浆料的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池，烧结后能够在栅线表面形成一定厚度的阻挡层，这种阻挡层能抵抗氧化和腐蚀，从而能够增强金属化栅线的抗氧化性和耐酸腐蚀性。
本发明提供的一种浆料，包括浆料本体，所述浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物。
优选的，在上述浆料中，所述浆料本体中还添加有非活泼稀土元素的氟化物。
优选的，在上述浆料中，所述浆料本体中还添加有非活泼稀土元素。
优选的，在上述浆料中，所述惰性金属元素为钛元素、铂元素和金元素中的至少一种。
优选的，在上述浆料中，所述惰性金属元素的质量分数占比为0.01％至1％。
优选的，在上述浆料中，所述非活泼稀土元素的氟化物为氟化钇和氟化镧中的至少一种。
优选的，在上述浆料中，所述非活泼稀土元素为钇元素、镧元素和铈元素中的至少一种。
优选的，在上述浆料中，所述非活泼稀土元素的质量分数占比为0.01％至1％。
本发明提供的一种抗湿热衰减的光伏电池，所述光伏电池的栅线采用如上面任一项所述的浆料制作而成。
优选的，在上述抗湿热衰减的光伏电池中，所述光伏电池的栅线同时包括细栅线和主栅线。
通过上述描述可知，本发明提供的上述浆料，由于浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物，因此烧结后能够在栅线表面形成一定厚度的阻挡层，这种阻挡层能抵抗氧化和腐蚀，从而能够增强金属化栅线的抗氧化性和耐酸腐蚀性，利用这种浆料制成的抗湿热衰减的光伏电池，就能够降低湿热衰减和功率损耗，增强电池的环保性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种浆料的实施流程示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种浆料及抗湿热衰减的光伏电池，能够增强金属化栅线的抗氧化性和耐酸腐蚀性，降低湿热衰减和功率损耗，增强电池的环保性和可靠性。
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本申请提供的一种浆料的实施例中，包括浆料本体，浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物，这里采用的惰性金属可以但不限于为钛、铂、金，以钛元素为例，烧结后钛元素与浆料中的玻璃料反应形成氧化钛，在电池栅线表面形成一定的阻挡层，可起到抵抗酸腐蚀栅线银铝的目的，钛在酸性、碱性和中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，钛元素在低浓度非氧化性的酸中不容易被腐蚀，而且除了单个种类的惰性金属之外，还可以采用两种及以上的惰性金属的组合，此处并不限制，这类惰性金属元素及其氧化物的稳定性更强，烧结后可在栅线表面形成厚度在2微米至5微米之间的阻隔层，具体的制作流程可以如图1所示，图1为本申请提供的一种浆料的实施流程示意图，可见其包括如下步骤：
S1：制备惰性金属及其氧化物的纳米粉体材料并筛分；
纳米颗粒粒径可以在15nm至40nm之间，具备优良的分散性，进一步的，纳米金属材料制备方法可以采用物理法或化学法，其中化学法包括化学还原法、化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法、模板合成法、溶剂热合成法、高温燃烧合成法、电解法等等，而物理法优选为高能球磨法，能够和玻璃料及无机、有机添加剂混合，不产生分层现象，其优点是得到的纳米颗粒的平均粒径较小，印刷时不会对网版网孔造成堵塞，可满足20μm线宽以下的印刷需求。
S2：混合玻璃料、有机或无机体系形成均匀的浆料；
S3：利用烧结工艺形成良好的欧姆接触；
这样烧结后，惰性金属及其氧化物能够在栅线表面形成阻挡层。
S4：制备光伏电池，测试栅线的抗酸性和抗氧化性。
通过上述描述可知，本申请提供的上述浆料的实施例中，由于浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物，因此烧结后能够在栅线表面形成一定厚度的阻挡层，这种阻挡层能抵抗氧化和腐蚀，从而能够增强金属化栅线的抗氧化性和耐酸腐蚀性。
在上述浆料一个具体实施例中，浆料本体中还可以添加有非活泼稀土元素的氟化物，这种非活泼稀土元素的氟化物具有较好的抗酸腐蚀性，减少酸性物质对电池栅线的腐蚀。
在上述浆料的另一个具体实施例中，浆料本体中还可以添加有非活泼稀土元素，这种非活泼稀土元素可消耗一定的有机酸，例如其能与柠檬酸、醋酸、氨三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)生成络合物，起到抑制栅线内部的电化学腐蚀的作用。进一步的，该非活泼稀土元素可以优选为钇元素、镧元素和铈元素中的至少一种，钇元素和镧元素可起到较好的抗硫和抗氧化的效果，可与有机酸形成络合物，减少有机酸对银铝栅线的腐蚀，而铈元素可降低银铝浆中铝的腐蚀速率，可以采用其中一种或者多种元素，此处并不限制。
在上述浆料的又一个具体实施例中，惰性金属元素的质量分数占比可以为0.01％至1％，在这种情况下，就能够使用较低的用量保护栅线的表面，起到在低成本的基础上减少栅线腐蚀的目的。
在上述浆料的一个优选实施例中，非活泼稀土元素的氟化物可以为氟化钇和氟化镧中的至少一种，稀土氟化物和草酸盐在水和稀无机酸中的溶解度很小。
在上述浆料中，非活泼稀土元素的质量分数占比为0.01％至1％，其中可优选为如下方案：铈元素占比为0.005％，钇元素占比为0.002％，镧元素占比为0.005％。
本申请提供的一种抗湿热衰减的光伏电池的实施例中，光伏电池的栅线采用如上面任一项的浆料制作而成，具体的可以单独采用上述浆料制作光伏电池的细栅线，也可以单独采用上述浆料制作光伏电池的主栅线，此处并不限制，当然上述光伏电池的栅线还可以同时包括细栅线和主栅线，也就是说可以进一步的优选上述浆料同时制作光伏电池的主栅线和细栅线。利用这种浆料制成的抗湿热衰减的光伏电池，就能够降低湿热衰减和功率损耗，增强电池的环保性和可靠性。
下面以三个详细的实施案例对上述方案和技术效果进行说明：
实施案例一
金属化浆料中增加质量百分比为0.02％至0.05％的钛元素，烧结后与金属化浆料中的玻璃料形成一定量的二氧化钛，覆盖在栅线表面，形成保护层，防止组件材料中高分子材料分解产生的酸性物质或者长期渗入的氧腐蚀栅线中的银元素造成栅线部分缺失及引起串联电阻升高及填充因子的降低，最终引起组件功率降低。
实施案例二
鉴于组件中渗入的氧以及在封装材料中的硅胶分解会产生硫化物等造成浆料中银的腐蚀和栅线的缺失，在金属化浆料中增加质量百分比为0.01％至0.05％的钇、镧和铈，烧结后，这些稀土元素扩散进入栅线，与银或银铝结合，可减缓氧元素和硫元素的腐蚀，其中，需要说明的是，铈元素可以降低铝元素的腐蚀，对使用银铝浆的电池栅线保护效果更佳。
实施案例三
还是鉴于组件中渗入的氧以及在封装材料中的硅胶分解产生硫化物等造成浆料中银的腐蚀和栅线的缺失的情况，金属化浆料中添加惰性金属元素和稀土元素的组合，其中包括质量百分比为0.01％至0.02％的钛元素、0.005％至0.015％的金元素、0.005％至0.01％的稀土元素钇、镧、0.005％至0.01％的铈元素，综合上述两种方式，使用效果会更好。
光伏组件封装材料不使用POE材料，不使用含有稀土元素的EVA，经历不同时间后的湿热衰减数据如表1所示：
表1
| DH1000衰减 | DH2000衰减 | DH4000衰减 | |
| 基础方案 | 3.52％ | 4.78％ | 9.87％ |
| 实施案例一 | 2.84％ | 3.75％ | 5.82％ |
| 实施案例二 | 1.94％ | 3.16％ | 4.41％ |
| 实施案例三 | 1.36％ | 2.74％ | 3.86％ |
以上数据显示出：应用了本申请提供的上述浆料之后，光伏组件经过湿热过程的衰减幅度得到了降低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种浆料，其特征在于，包括浆料本体，所述浆料本体中添加有惰性金属元素及其氧化物；
所述浆料本体中还添加有非活泼稀土元素的氟化物；
所述非活泼稀土元素的氟化物为氟化钇和氟化镧中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述浆料本体中还添加有非活泼稀土元素。
3.根据权利要求1所述的浆料，其特征在于，所述惰性金属元素为钛元素、铂元素和金元素中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的浆料，其特征在于，所述惰性金属元素的质量分数占比为0.01％至1％。
5.根据权利要求2所述的浆料，其特征在于，所述非活泼稀土元素为钇元素、镧元素和铈元素中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的浆料，其特征在于，所述非活泼稀土元素的质量分数占比为0.01％至1％。
7.一种抗湿热衰减的光伏电池，其特征在于，所述光伏电池的栅线采用如权利要求1-6任一项所述的浆料制作而成。
8.根据权利要求7所述的抗湿热衰减的光伏电池，其特征在于，所述光伏电池的栅线同时包括细栅线和主栅线。
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