CN113096846B - 一种p型发射区欧姆接触银电极浆料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种P型发射区欧姆接触银电极浆料，属于光伏发电太阳能电池领域。按质量百分比，包括如下组分：银粉70～90％；玻璃粉1～6％；有机载体相5～20％；添加剂1～5％；所述玻璃粉为Na₂O‑TeO₂‑PbO‑B₂O₃体系玻璃材料。选用Na₂O‑TeO₂‑PbO‑B₂O₃玻璃制备而成的银电极浆料对N型电池P型发射区表面的减反层和钝化层的腐蚀效果好，可以达到使金属银粉接触P发射区形成欧姆接触的要求。实验结果表明，所测得的银电极接触电阻优于银铝浆形成的接触电阻，同时还避免了漏电问题和线电阻增加的问题。

Description

一种P型发射区欧姆接触银电极浆料

技术领域

本发明属于光伏发电太阳能电池领域，更具体地，涉及一种P型发射区欧姆接触银电极浆料。

背景技术

在光伏技术领域，降低太阳电池的生产成本和提高电池的转换效率是光伏产业发展的两大主题。与传统P型硅电池相比，N型硅电池中的N型硅基对Fe等金属杂质不敏感，因此，具有更高的载流子扩散长度的优点。此外，由于磷掺杂的N型硅中硼含量极低，所以致使N型硅电池的光致衰减现象不明显。因此相对于P型硅电池，N型硅电池更具备条件提高太阳电池的转换效率，特别是在高效太阳能电池上的应用，如IBC、HIT、双面电池等。

采用丝网印刷工艺形成接触的方式对降低电池制造成本起到了决定性作用。在丝网印刷的基础上，将N型发射区的商业化银电极浆料印刷到P型发射区，无法形成欧姆接触，接触电阻太大；另外，P型发射区的Al₂O₃钝化层难以受到其浆料中的玻璃粉的腐蚀，因此，其浆料对钝化层的开窗效果不佳。实验证明，当金属Al粉作为添加剂加入到Ag浆料中形成银铝浆作为P型发射区的银电极浆料时，随着铝添加量的增加，虽然接触电阻显著的降低，但是同时也会引起漏电和线电阻的增加。

发明内容

针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种P型发射区欧姆接触银电极浆料，旨在解决P型发射区的Al₂O₃钝化层难以腐蚀以及银电极浆料丝网印刷于P型发射区无法形成欧姆接触、接触电阻大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种P型发射区欧姆接触银电极浆料，按质量百分比，包括如下组分：

银粉70～90％；

玻璃粉1～6％；

有机载体相5～20％；

添加剂1～5％。

所述玻璃粉为Na₂O-TeO₂-PbO-B₂O₃体系玻璃材料。

优选地，氧化物Na₂O、TeO₂、PbO和B₂O₃占所述玻璃粉总质量的55-90％。

优选地，所述玻璃粉还含有Li₂O。

优选地，所述玻璃粉还含有MgO、CaO和BaO中的一种或几种。

优选地，所述玻璃粉还含有TiO₂、ZnO、Ni₂O₃和CuO中的一种或几种。

优选地，所述玻璃粉还含有SiO₂、Bi₂O₃、Al₂O₃、Sb₂O₃和SnO中的一种或几种。

优选地，按质量百分比，所述玻璃粉包括：

优选地，所述添加剂包括Ni粉、Ge粉和Au粉中的一种或几种，其添加量为1～5wt％

优选地，所述银粉包括银、银硼合金、银镓合金的一种或几种。

优选地，所述银粉为球状或类球状。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

1、选用Na₂O-TeO₂-PbO-B₂O₃玻璃制备而成的银电极浆料对N型电池P型发射区表面的减反层和钝化层的腐蚀效果好，可以达到使金属银粉接触P发射区形成欧姆接触的要求。

2、通过在银电极中添加Ni粉、Ge粉和Au粉中的一种或几种的添加剂，它们的功函数都比硅的功函数要大，有利于促进P发射区接触的形成，减少接触电阻，形成良好的欧姆接触。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例针对现有技术中存在的问题，提供一种P型发射区欧姆接触银电极浆料，该浆料由以下四个部分组成：导电银粉、玻璃粉、有机载体相和添加剂。通过浸涂、喷涂或印刷等工艺后在N型电池P型发射区形成膜层，烧结后形成导电膜，使银电极与P型发射区形成良好的欧姆接触，接触电阻低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

优选地，所述金属银粉包括银、银硼合金、银镓合金的一种或几种，所述金属银粉是球状或类球状，银粉直径D50大小为0.5-3μm。

所述玻璃粉为Na₂O-TeO₂-PbO-B₂O₃体系玻璃材料。这四种氧化物占所述玻璃粉总质量的55-90％，所述玻璃粉的软化温度为300-500℃。

优选地，所述玻璃粉还含有其他碱金属氧化物Li₂O，其作用主要在于降低玻璃的转变温度，其添加量为1-5wt％。

优选地，所述玻璃粉还含有碱土金属氧化物MgO、CaO和BaO中的一种或几种，其作用在于稳定玻璃的结构，提高玻璃粉的稳定性，同时也起到增加腐蚀性的作用，其添加量为0-10wt％。

优选地，所述玻璃粉还含有过渡金属氧化物TiO₂、ZnO、Ni₂O₃和CuO中的一种或几种，其中TiO₂和ZnO的添加有利于形成微晶玻璃，从而增加银电极的附着性能，CuO的添加有助于对减反射膜的腐蚀，更好的形成接触，其添加量为0-10wt％。

优选地，所述玻璃粉还含有SiO₂、Bi₂O₃、Al₂O₃、Sb₂O₃和SnO中的一种或几种，它们的作用是降低玻璃的转变温度，增加对减反射膜的腐蚀以及增强银电极的附着性能，其添加量为0-10wt％。

优选地，玻璃粉包括：

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优选地，所述有机载体相的含量为5～20wt％。

优选地，有机载体相包括溶剂、增稠剂、增塑剂、表面活性剂和触变剂。

优选地，所述添加剂包括Ni粉、Ge粉和Au粉中的一种或几种，其添加量为1～5wt％。

下面结合若干实施例，对上述实施例中涉及的内容进行说明。

实施例1

一种N型电池P型发射区欧姆接触银电极浆料(配制100g)，其生产工艺如下：

(1)玻璃粉配方(配制100g)：Na₂O 37g，TeO₂ 30g，PbO 20g，B₂O₃ 5g，Li₂O 1g，BaO1g，CuO 1g，ZnO 2g，SiO₂ 2g，Sb₂O₃ 1g；

(2)玻璃熔制及球磨工艺：1000℃，30min，淬火并球磨至小于2um；

(3)高活性金属银粉选用湿化学硝酸银还原法制得的球形银粉，银粉的粒径为D₅₀＝1.6μm；

(4)有机载体由有机树脂和有机溶剂组成，其中有机树脂为丙烯酸和乙基纤维素，有机溶剂为松油醇和二乙二醇丁醚醋酸酯；

(5)添加剂为金属Ni粉和Au粉的混合粉；

(6)浆料配制：按银粉80g，玻璃粉3g，有机载体15g，添加剂2g，通过双行星搅拌机混合，然后经三辊研磨工艺轧制3次，并同时保证浆料的细度小于15μm，浆料粘度为120-160Pa·s，得到P型欧姆接触银浆料。

将上述制备的无铅化银电极浆料进行如下性能测试：

1、浆料技术参数：

粘度：(25℃下，20rpm)120-160Pa·s；

浆料细度：≤5μm；

2、烧结后性能：

将制备的P型发射区接触银电极浆料印刷于N型电池的发射区表面，随后通过峰值温度设置为870℃的烧结炉进行烧结，在P型发射区形成银电极，并对所述银电极接触进行接触性能测试(同一浆料印刷在5个样品上，分别测试样品的接触性能)，此处是利用电阻测试仪测量一个样品上相邻两细栅之间的电阻，通过平均得出测试样品的近似接触电阻，因此，此近似接触电阻并不是表示实际的接触电阻，而表示的是实际接触电阻的一种趋势，所测得的结果如下表1所示：

表1

实验结果表明，接触电阻在5.6Ω左右，显然该银电极浆料与P型发射区形成了良好的欧姆接触。

实施例2

一种N型电池P型发射区欧姆接触银电极浆料(配制100g)，其生产工艺如下：

(2)玻璃粉配方(配制100g)：Na₂O 26g，TeO₂ 40g，PbO 20g，B₂O₃ 10g，Li₂O 0.5g，MgO 0.5g，TiO₂ 0.5g，Ni₂O₃ 0.25g，Al₂O₃0.5g，SnO 0.25g，Bi₂O₃ 1.5g；

(2)玻璃熔制及球磨工艺：1000℃，30min，淬火并球磨至小于6um；

(3)高活性金属银粉选用湿化学硝酸银还原法制得的球形银粉，银粉的粒径为D₅₀＝1.6μm；

(4)其中有机树脂为丙烯酸和乙基纤维素，有机溶剂为松油醇和二乙二醇丁醚醋酸酯；

(5)添加剂为金属Ni粉和Ge粉的混合粉；

(6)浆料配制：按银粉80g，玻璃粉3g，有机载体15g，添加剂2g，通过双行星搅拌机混合，然后经三辊研磨工艺轧制3次，并同时保证浆料的细度小于5μm.，浆料粘度为120-160Pa·s，最终得到P型欧姆接触银电极浆料。

将上述制备的无铅化银电极浆料进行如下性能测试：

1、浆料技术参数：

粘度：(25℃下，20rpm)120-160Pa·s；

浆料细度：≤5μm；

2、烧结后性能：

将制备的P型发射区接触银电极浆料印刷于N型电池的发射区表面，随后通过峰值温度设置为870℃的烧结炉进行烧结，在P型发射区形成银电极，并对所述银电极接触进行接触性能测试(同一浆料印刷在5个样品上，分别测试样品的接触性能)，利用电阻测试仪测量一个样品上相邻两细栅之间的电阻，通过平均得出测试样品的近似接触电阻。所测得的结果如下表2所示：

表2

性能参数	接触电阻(Ω)
		样品1	5.898
样品2	5.923
		样品3	5.968
样品4	5.908
		样品5	5.865
平均值	5.9124

实验结果表明，接触电阻在5.9Ω左右，显然该银电极浆料与P型发射区形成了良好的欧姆接触。

实施例3

一种N型电池P型发射区欧姆接触银电极浆料(配制100g)，其生产工艺如下：

(3)玻璃粉配方(配制100g)：Na₂O 12g，TeO₂ 45g，PbO 20g，B₂O₃ 15g，Li₂O 2g，MgO1g，TiO₂ 1g，Ni₂O₃ 0.5g，Al₂O₃ 1g，SnO 0.5g，Bi₂O₃ 2g；

(2)玻璃熔制及球磨工艺：1000℃，30min，淬火并球磨至小于6um；

(3)高活性金属银粉选用湿化学硝酸银还原法制得的球形银粉，银粉的粒径为D₅₀＝1.6μm；

(4)其中有机树脂为丙烯酸和乙基纤维素，有机溶剂为松油醇和二乙二醇丁醚醋酸酯；

(5)添加剂为金属Ni粉和Ge粉的混合粉；

(6)浆料配制：按银粉80g，玻璃粉3g，有机载体15g，添加剂2g，通过双行星搅拌机混合，然后经三辊研磨工艺轧制3次，并同时保证浆料的细度小于5μm.，浆料粘度为120-160Pa·s，最终得到P型欧姆接触银电极浆料。

将上述制备的无铅化银电极浆料进行如下性能测试：

1、浆料技术参数：

粘度：(25℃下，20rpm)120-160Pa·s；

浆料细度：≤5μm；

2、烧结后性能：

将制备的P型发射区接触银电极浆料印刷于N型电池的发射区表面，随后通过峰值温度设置为870℃的烧结炉进行烧结，在P型发射区形成银电极，并对所述银电极接触进行接触性能测试(同一浆料印刷在5个样品上，分别测试样品的接触性能)，利用电阻测试仪测量一个样品上相邻两细栅之间的电阻，通过平均得出测试样品的近似接触电阻。所测得的结果如下表3所示：

表3

性能参数	接触电阻(Ω)
		样品1	6.098
样品2	6.123
		样品3	6.168
样品4	6.208
		样品5	6.165
平均值	6.152

实验结果表明，接触电阻在6.1Ω左右，显然该银电极浆料也与P型发射区形成了良好的欧姆接触。

对比例：

在对比例中，玻璃粉使用的是Pb-B系玻璃粉，银电极浆料包括银粉、玻璃粉和有机载体相，依据实施例1中相同的生产工艺制备银电极浆料，并如实施例1中的测试方法对银电极接触进行测试，如下表4所示：

表4

性能参数	接触电阻(Ω)
		样品1	7.621
样品2	7.492
		样品3	7.474
样品4	8.022
		样品5	7.482
平均值	7.618

实验结果表明，接触电阻在7.6Ω左右，接触性能相较上述实例有明显降低，将引起电池的填充因子降低。

本发明提供了一种银浆料，通过研制的Na玻璃腐蚀减反膜和钝化层以及添加的Ni粉、Ge粉和Au粉与P型发射区形成良好的欧姆接触。将本发明提供银浆料丝网印刷在N型电池P型发射区上，经过烧结炉在适当温度下烧结，该银电极浆料与P型发射区形成欧姆接触，接触电阻低。实验结果表明，所测得的接触电阻优于银铝浆形成的接触电阻，同时还避免了漏电问题和线电阻增加的问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，按质量百分比，包括如下组分：

银粉70-90％；

玻璃粉1-6％；

有机载体相5-20％；

添加剂1-5％；

所述玻璃粉为Na₂O-TeO₂-PbO-B₂O₃体系玻璃材料，玻璃粉中的氧化物Na₂O、TeO₂、PbO和B₂O₃占所述玻璃粉总质量的55-90％，且所述玻璃粉还含有MgO、CaO和BaO、TiO₂、ZnO、Ni₂O₃和CuO中的一种或几种，其中包括：

所述银电极浆料用于腐蚀Al₂O₃钝化层并与P型发射区形成欧姆接触，所述银电极浆料对N型电池P型发射区表面的减反层和钝化层的腐蚀效果好，达到使金属银粉接触P发射区形成欧姆接触的要求。

2.如权利要求1所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，所述玻璃粉还含有Li₂O。

3.如权利要求1所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，所述玻璃粉还含有SiO₂、Bi₂O₃、Al₂O₃、Sb₂O₃和SnO中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，按质量百分比，所述玻璃粉还包括：

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5.如权利要求1所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，所述添加剂包括Ni粉、Ge粉和Au粉中的一种或几种，其添加量为1～5wt％。

6.如权利要求1所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，所述银粉包括银、银硼合金、银镓合金的一种或几种。

7.如权利要求1或6所述的P型发射区欧姆接触银电极浆料，其特征在于，所述银粉为球状或类球状。