CN113362983B - 导电浆料、太阳能电池电极及其制作方法、太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电浆料、太阳能电池电极及其制作方法、太阳能电池。该导电浆料包含导电粉末、玻璃粉末和有机载体组合物，其中，有机载体包含有机溶剂、树脂及分散剂。本发明的导电浆料中除了导电粉末、玻璃粉末、有机溶剂、树脂之外，还加入了特定类型的分散剂。本发明有效解决了现有导电浆料因黏度过大而导致的量产性不佳、储存性不佳或电池转换效率较差等的问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种导电浆料、太阳能电池电极及其制作方法、太阳能电池。
背景技术
在太阳能电池的晶圆硅片的前受光面因为形成了导电副栅电极，导致硅片受光面积降低而影响效率，因此希望在硅片前受光面上形成更精细的电极，以增加受光面积，进而提升电池光电转换效率。现有技术中越来越倾向于采用小开口印刷网版的方式来制作电极，一方面，采用小开口印刷网版的设计可以得到细线化的栅线，其在硅片上的遮光面积相对小，从而光电流高，进而转换效率高。另一方面，小开口的设计也符合成本较低趋势，每个硅片上的银浆单耗相对较低，符合降低成本又达到高效率的需求，可以达到目前高输出高速量产光伏电池的生产需求。
CN109903885B公开了一种制造太阳能电池电极的方法，该方法包含以下步骤：先将导电浆料透过丝网印刷技术，印刷到硅片基板的SiN层上，其所用的丝网规格为400目/16μm线材/总厚35～37μm/开口为24μm的无网结网版；再在红外干燥炉中通过干燥、焙烧等多步骤对上述基板处理以形成电极。其中，上述导电浆料包含导电粉末、玻璃粉末及有机载体，其中有机载体包含了有机溶剂和2～20wt％热塑性树脂的有机低分子/高分子聚合物。但是，上述导电浆料黏度过大，从而过墨性较差，容易造成栅线断栅的现象。此外，黏度过大也容易在印刷窗口中粘附在刮刀等加工器械上，从而在高速印刷下易缺墨，进而造成过墨不均的现象，从而导致电池转化率较差；或者，粘度过大，浆料量产性及储存性也不佳。尤其是，在采用小开口印刷网版来印刷上述导电浆料时，上述问题更为显著。因此，有必要提供一种黏度较小、且可以适应小开口印刷网版的导电浆料，以改善上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种导电浆料、太阳能电池电极及其制作方法、太阳能电池，以解决现有技术中的导电浆料因黏度过大而导致的量产性不佳、储存性不佳或电池转换效率较差等问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种导电浆料。其包含导电粉末、玻璃粉末和有机载体组合物，其中，有机载体包含有机溶剂、树脂及分散剂；分散剂选自TDO、L4、L9、L30、L35、S2、S20、S721、KD4、KD9、KD11、KD16、KD24、BYK103、106、110、111、130、378、410、ED120、ED121、ED350、ED400、ED420、ED701、AFB-1521、AKM-1531、SC-1015F、4330或4340中的至少两种。
进一步地，分散剂在导电浆料中的含量为0.01～2wt％。
进一步地，分散剂选自TDO、L4、KD16、ED420或4340中的至少两种。
进一步地，有机溶剂在导电浆料中的含量为0.8～10wt％；优选地，树脂在导电浆料中的含量为0.1～4wt％；优选地，有机载体还包含有添加剂，添加剂在导电浆料中的含量为0.1～4wt％。
进一步地，导电浆料包含80～97wt％的导电粉末、0.5～8wt％的玻璃粉末以及1.5～18wt％的有机载体组合物。
进一步地，有机溶剂选自由环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二甘醇单丁基醚、二甘醇二丁基醚、单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、三丙二醇单甲醚、三醋酸甘油酯和松油醇组成的组中的一种或多种；优选地，树脂选自由纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚酰胺纤维素、聚异戊二烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚丁二烯丁二醇酯和聚异戊二烯组成的组中的一种或多种；优选地，添加剂包括触变剂和增塑剂，更优选地，添加剂选自由聚乙烯醇缩丁醛、聚氨基甲酸酯聚酰胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物、环甲基硅氧烷和氨基硅氧烷组成的组中的一种或多种。
进一步地，导电粉末包含至少一种具导电性的无机粉末；优选地，无机粉末为银粉；优选地，银粉的平均粒径D50为0.1～10μm；优选地，玻璃粉末为氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨为本体组成的；优选地，玻璃粉末还包含选自由氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化磷、氧化锌、二氧化硅、氧化硼、氧化钛和氧化镍组成的组中的一种或多种；优选地，玻璃粉末的平均粒径D50为0.1～10μm。
进一步地，导电浆料包含84.8～89wt％的导电粉末、0.5～1.4wt％的玻璃粉末、7.3～10.0wt％的有机溶剂、0.1～0.9wt％的树脂、0.1～0.9wt％的添加剂以及1.6～2wt％的分散剂，其中，分散剂为TDO和KD16；优选地，分散剂中，TDO和KD16的重量比为(1～2.5)：(1～1.5)；或者，导电浆料包含84.7～90wt％的导电粉末、1.5～1.9wt％的玻璃粉末、5.3～8.1wt％的有机溶剂、1～1.9wt％的树脂、1～1.9wt％的添加剂以及1.1～1.5wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和ED420；优选地，分散剂中，L4和ED420的重量比为(1～2)：(1～1.5)；或者，导电浆料包含84.7～92wt％的导电粉末、2～2.3wt％的玻璃粉末、1.39～6.2wt％的有机溶剂、2～2.9wt％的树脂、2～2.9wt％的添加剂以及0.61～1wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和KD16；优选地，分散剂中，L4和KD16的重量比为(0.5～1.5)：(1～2)；或者，导电浆料包含89～97wt％的导电粉末、0.9～8wt％的玻璃粉末、1～4wt％的有机溶剂、0.5～4wt％的树脂、0.59～4wt％的添加剂以及0.01～0.6wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和4340；优选地，分散剂中，L4和4340的重量比为(1～2):(1～1.5)。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池电极，由上述的导电浆料制备而成，优选地，太阳能电池电极的宽度为10～40μm。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括电极，电极为上述的太阳能电池电极，或者为上述的制作方法制备得到的太阳能电池电极。
本发明的导电浆料中除了导电粉末、玻璃粉末、有机溶剂、树脂之外，还加入了特定类型的分散剂。首先，这几种分散剂可以促使导电浆料中的粉料具有更佳的分散效果，进而可以更好地平衡浆料中各成分的性能，使各组分发挥更好的功效。同时，可以形成稳定不团聚的高固含量银浆，以符合丝网印刷的工艺需求。尤其是，相比于其他分散剂，本发明使用上述特定种类的分散剂能够与导电粉末等其他组分之间形成更好的匹配，各组分整体具有更好的协同作用，也不会对后续在太阳能电池中的电极制作或应用带来任何负面影响。其次，这样可以降低浆料的黏度，从而提高浆料在后续印刷工艺中的加工性能，诸如：提高了浆料的过墨性能，促使浆料具有更佳的透墨能力，进而可以提高电池转换效率。同时，基于本发明上述浆料，还避免了电极制作中栅线断栅的现象。另外，基于本发明上述浆料，还避免了浆料粘附在印刷窗口中刮刀等加工器件上造成的过墨不均的现象，提高了电池转换效率。再者，上述导电浆料还具有良好的稳定性，可以在长时间、高速率的印刷条件下，仍然保证浆料具有优异的过墨性与量产性，且储存性也更佳。最后，这样还可以改善浆料加工的适应性，可以适用于更先进的小开口印刷网版操作，以改善上述问题，从而可以得到精细线电极。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明一种太阳能电池的P型硅基板示意图；
图2示出了在图1中P型硅基板上形成反向导电性的N层示意图；
图3示出了在图2中N层移除多余的抗腐蚀剂示意图；
图4示出了在图3中N层上形成钝化层示意图；
图5示出了在P型硅基板背面印刷背面铝浆、背面银浆示意图；
图6示出了在P型硅基板正面印刷导电浆料示意图；
图7示出了在P型硅基板中形成P+层示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、P型硅基板；20、N层；30、钝化层；40、背面铝电极；50、背面银电极；60、正面银电极；70、P+层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的导电浆料因黏度过大而导致的量产性不佳、储存性不佳或电池转换效率较差等的问题。为了解决这一问题，本发明提出了一种导电浆料，其包含导电粉末、玻璃粉末和有机载体组合物，其中，有机载体包含有机溶剂、树脂及分散剂；分散剂选自TDO、L4、L9、L30、L35、S2、S20、S721、KD4、KD9、KD11、KD16、KD24、BYK103、106、110、111、130、378、410、ED120、ED121、ED350、ED400、ED420、ED701、AFB-1521、AKM-1531、SC-1015F、4330或4340中的至少两种。
本发明的导电浆料中除了导电粉末、玻璃粉末、有机溶剂、粘结剂(树脂)之外，还加入了特定类型的分散剂。首先，这几种分散剂可以促使导电浆料中的粉料具有更佳的分散效果，进而可以更好地平衡浆料中各成分的性能，使各组分发挥更好的功效。同时，可以形成稳定不团聚的高固含量银浆，以符合丝网印刷的工艺需求。尤其是，相比于其他分散剂，本发明使用上述特定种类的分散剂能够与导电粉末等其他组分之间形成更好的匹配，各组分整体具有更好的协同作用，可以进一步提高电池的转化效率。同时，也不会对后续在太阳能电池中的电极制作或应用带来任何负面影响。其次，这样可以降低浆料的黏度，从而提高浆料在后续印刷工艺中的加工性能，诸如：提高了浆料的过墨性能，促使浆料具有更佳的透墨能力，从而促使电极电阻更低，进而可以提高电池转换效率。同时，基于本发明上述浆料，还避免了电极制作中栅线断栅的现象。另外，基于本发明上述浆料，还避免了浆料粘附在印刷窗口中刮刀等加工器件上造成的过墨不均的现象，进而提高了电池转换效率。再者，上述导电浆料还具有良好的稳定性，可以在长时间、高速率的印刷条件下，仍然保证浆料具有优异的过墨性与量产性，且其储存性也较佳。最后，这样还可以改善浆料加工的适应性，可以适用于更先进的小开口印刷网版操作，以改善上述问题，从而可以得到精细线电极。除此以外，分散剂选自上述种类，在较小添加量下，即可促使浆料、电极及电池具有上述优异性能。
其中，树脂对于导电浆料具有凝聚作用，可以避免粉体在高温烧结下产生坍塌或是明显流动，从而可以有效地控制副栅的细线化能力。树脂还具有黏合剂的作用，可以进一步提高浆料和基板的黏合强度。同时，树脂在后续高温烧结过程中挥发，可以促使浆料在基板表面形成高固含量的导电层。玻璃粉末作为无机粘结剂，在高温烧结下，玻璃粉末融化，从而可以协同导电粉体熔融以增强其与基板产生的粘附作用。而且，导电浆料含有的玻璃粉末通过蚀刻减反射层和熔化银粉，可以在发射极区域中形成银晶粒来降低接触电阻。此外，在烧结工艺期间，玻璃粉末软化可以降低烧结温度。添加剂可以增加浆料的流动性、加工性和储存稳定性。有机溶剂可以协同进一步促使导电浆料的黏度更低，以更好地满足不同的印刷需求。
需说明的是，本发明上述导电浆料在适用于印刷网版时，适用性较广，丝网开口为15～28μm均可适用，且在此开口范围内均可以保持较佳的过墨性能。
本发明上述分散剂市售厂家如下：AkzoNobel
C、T、O、OL提供的TDO；Croda BrijTM提供的L4、L9、L30、L35、S2、S20、S721；HYPERMERTM提供的KD1、KD4、KD9、KD11、KD16、KD24、BYK 103、106、110、111、130、378、410；楠本化学(Kusumoto Chemical)HIPLAADTM提供的ED120、ED121、ED350、ED400、ED420、ED701；日油(NOF CORP)/>
提供的AFB-1521、AKM-1531、SC-1015F；或者BASF/>
提供的4330、4340。
为了进一步平衡浆料中各组分的性能均一性，从而协同促使浆料的上述优异性能进一步得到改善，分散剂在导电浆料中的含量为0.01～2wt％。
优选地，分散剂选自TDO、L4、KD16、ED420或4340中的至少两种。基于此，导电浆料中的粉料分散均匀性更佳，电池的转化效率更佳。尤其是，浆料性能稳定性更佳、黏度更小、加工性能更佳，可以更好地适应更先进的小开口印刷网版，从而得到精细线电极。
优选有机溶剂在导电浆料中的含量为0.8～10wt％；优选地，树脂在导电浆料中的含量为0.1～4wt％；优选地，有机载体还包含有添加剂，添加剂在导电浆料中的含量为0.1～4wt％。使用上述范围量的有机溶剂，可以进一步降低导电浆料的黏度，以适应各种印刷需求。使用上述范围量的树脂，可以进一步改善导电浆料对于硅片基板的黏合强度、电极栅线优良高宽比，以满足量产性的印刷需求。添加剂包括触变剂和增塑剂，使用上述范围量的添加剂，可以提供导电浆料需求的特定流变性能与高速印刷下的优良过墨性。同时，上述含量的有机溶剂、树脂及添加剂和分散剂的协同配合作用也更佳，浆料的过墨性能也更佳。
优选地，导电浆料包含80～97wt％的导电粉末、0.5～8wt％的玻璃粉末以及1.5～18wt％的有机载体组合物。在该范围内，导电粉末可以防止由于电阻的增加而导致的转换效率劣化。在该范围内，玻璃粉末可以确保优异的黏合强度和转化效率。在该范围内，有机载体可以为导电浆料提供与硅基板足够的黏合强度，电极塑形能力和优异的长时间印刷性。
为了进一步降低导电浆料的黏度，以适应各种印刷需求，优选有机溶剂为选自由环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二甘醇单丁基醚、二甘醇二丁基醚、单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、三丙二醇单甲醚、三醋酸甘油酯和松油醇的一种或多种组合。
为了进一步改善导电浆料对于硅片基板的黏合强度、电极栅线优异的高宽比，以满足量产性的印刷需求。优选树脂为选自由纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚酰胺纤维素、聚异戊二烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚丁二烯丁二醇酯和聚异戊二烯组成的组中的一种或多种。
为了进一步提高导电浆料需求的特定流变性能与高速印刷下优异的过墨性能，优选添加剂包括触变剂和增塑剂，更优选地，添加剂选自由聚乙烯醇缩丁醛、聚氨基甲酸酯聚酰胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物、环甲基硅氧烷和氨基硅氧烷组成的组中的一种或多种。
在一种优选的实施方案中，导电粉末包含至少一种具导电性的无机粉末。优选地，无机粉末为银粉；更优选地，银粉的平均粒径D50为0.1～10μm，更优选约0.5～5um。平均粒径可以使用Mastersize 2000(Malvern Co.,Ltd.)，在室温25℃下通过超声波分散在异丙醇中，于三分钟后量测。在上述平均粒径范围内，导电浆料可以提供较低的线电阻和接触电阻。银粉可以具有球状、粒状、薄片或无定形的形状。基于高温烧结、量产印刷窗口的工艺需求，可以将具有不同粒径的两种或多种银粉混合使用。例如：D50:1.8～2um/1.5～1.7um，可以80/20、50/50及20/80的比例混合；D50:1.8～2um/1.3～1.5um，可以80/20、50/50的比例混合。这样，可以进一步降低浆料黏度，同时可以进一步满足细线化印刷需求，提高浆料透墨能力及拉力等性能。
在一种优选的实施方案中，玻璃粉末为氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨为本体组成的。优选地，玻璃粉末还包含选自由氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化磷、氧化锌、二氧化硅、氧化硼、氧化钛和氧化镍组成的组中的一种或多种；更优选地，玻璃粉末的平均粒径D50为0.1～10μm。在本发明中，氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨基玻璃粉末可以包含约0.1～20wt％的氧化铅，约1～20wt％的氧化碲，约30～60wt％的氧化铋，约5～25wt％的氧化钨，且氧化碲与氧化钨的质量比为(0.5：1)～(1.75：1)。在该范围内，玻璃粉末可以确保优异的黏合强度和转化效率。玻璃粉末可以由氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨加上上述至少一种金属氧化物通过任何典型的方法制备。例如，金属氧化物与氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨以一定比例透过球磨机或行星式研磨机进行混合。将混合的组合物在约900～1300℃下熔融，然后骤冷至约25℃。然后使用气流粉碎机对所得材料进行粉碎，从而提供所需粒径均匀的玻璃粉末。
为了协同促使浆料的上述优异性能得到进一步增益，在一种优选的实施方案中，导电浆料包含80～89wt％的导电粉末、0.5～1.4wt％的玻璃粉末、7.3～10.0wt％的有机溶剂、0.1～0.9wt％的树脂、0.1～0.9wt％的添加剂以及1.6～2wt％的分散剂，其中，分散剂为TDO和KD16；优选地，分散剂中，TDO和KD16的重量比为(1～2.5)：(1～1.5)；或者，导电浆料包含82～90wt％的导电粉末、1.5～1.9wt％的玻璃粉末、5.3～8.1wt％的有机溶剂、1～1.9wt％的树脂、1～1.9wt％的添加剂以及1.1～1.5wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和ED420；优选地，分散剂中，L4和ED420的重量比为(1～2)：(1～1.5)；或者，导电浆料包含85～92wt％的导电粉末、2～2.3wt％的玻璃粉末、1.39～6.2wt％的有机溶剂、2～2.9wt％的树脂、2～2.9wt％的添加剂以及0.61～1wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和KD16；优选地，分散剂中，L4和KD16的重量比为(0.5～1.5)：(1～2)；或者，导电浆料包含89～97wt％的导电粉末、0.9～8wt％的玻璃粉末、1～4wt％的有机溶剂、0.5～4wt％的树脂、0.59～4wt％的添加剂以及0.01～0.6wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和4340；优选地，分散剂中，L4和4340的重量比为(1～2)：(1～1.5)。以上针对不同分散剂对导电浆料中的各成分的含量进行了进一步优化，在特定的分散剂类型和比例的配合下，得到了综合性能更佳的浆料体系。尤其是将L4和4340共同作为分散剂时，其能够发挥更好的分散功效，使得浆料中的导电粉末含量能够进一步提高，甚至能够达到93～97％。尤其是，使用L4和4340作为共同分散剂，可以显著提升浆料的稳定性、降低浆料的黏度，后续经电极、电池制作后，电极性能及电池性能也得到极大地改善。
为了促使树脂种类、有机溶剂种类和分散剂种类具有更突出的协同增效作用，发明人针对导电浆料中的各组分类型进行了进一步优化，具体如下：
导电浆料包含80～89wt％的导电粉末、0.5～1.4wt％的玻璃粉末、7.3～10.0wt％的有机溶剂、0.1～0.9wt％的树脂、0.1～0.9wt％的添加剂以及1.6～2wt％的分散剂，其中，分散剂为TDO和KD16，且二者的重量比为(1～2.5)：(1～1.5)；树脂为纤维素乙酸丁酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种；有机溶剂为环己酮、乙基溶纤剂或丁基溶纤剂中的一种或多种；或者，导电浆料包含82～90wt％的导电粉末、1.5～1.9wt％的玻璃粉末、5.3～8.1wt％的有机溶剂、1～1.9wt％的树脂、1～1.9wt％的添加剂以及1.1～1.5wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和ED420，且二者的重量比为(1～2)：(1～1.5)；树脂为乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种；有机溶剂为二甘醇单丁基醚、二甘醇二丁基醚或单丁醚乙酸酯中的一种或多种；或者，导电浆料包含85～92wt％的导电粉末、2～2.3wt％的玻璃粉末、1.39～6.2wt％的有机溶剂、2～2.9wt％的树脂、2～2.9wt％的添加剂以及0.61～1wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和KD16，且二者的重量比为(0.5～1.5)：(1～2)；树脂为聚酰胺纤维素、聚异戊二烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯中的一种或多种；有机溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯或醇酯十二中的一种或多种；或者，导电浆料包含89～97wt％的导电粉末、0.9～8wt％的玻璃粉末、1～4wt％的有机溶剂、0.5～4wt％的树脂、0.59～4wt％的添加剂以及0.01～0.6wt％的分散剂，其中，分散剂为L4和4340，且二者的重量比为(1～2)：(1～1.5)；树脂为聚丙烯酰胺、聚丁二烯丁二醇酯、聚异戊二烯、乙基纤维素、聚丙烯酸中的一种或多种；有机溶剂为丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、三醋酸甘油酯和三丙二醇单甲醚中的一种或多种。
本发明还提供了一种太阳能电池电极，由上述的导电浆料制备而成。
基于前文的各项原因，本发明的电极电阻更低，电池转换率更高。
具体地，下文出示了P型硅基太阳能电池的制造方法的一个实施案例。然而，本发明不限于以下的实施案例。图1出示了P型硅基板10，在图2中，透过磷的热扩散方式(一般使用三氯氧磷POCl3作为磷扩散来源)进而形成反向导电性的N层20。晶硅基板由P型硅基板10和N层20共同组成。使用抗腐蚀剂保护N层20表面，透过蚀刻方式将N层20周围底层部分移除，仅保留主表面，尔后使用有机溶剂移除多余的抗腐蚀剂，如图3所示。如图4所示，透过化学气相层积法(CVD)在N层20上形成钝化层30，一般可使用Al2O3、SiOx、SiNx或ITO等作为钝化层材料。如图5所示，透过丝网印刷将背面铝浆、背面银浆印刷到P型硅基板10背面，并依序干燥。如图6所示，透过丝网印刷将正面导电银浆(即本发明导电浆料)印刷到P型硅基板10正面上，并进行干燥。然后在红外线加热炉中以400至950℃范围内的峰值温度进行烧结，在不同烧结设备的带速下，从进入到离开加热炉的总烧结时间为30秒至5分钟，前提是避免P型硅基板10产生过烧翘取的缺陷。如图7所示，在烧结过程中，铝浆中的铝作为掺染质从背面扩散到硅基板10中，从而形成含有高浓度铝掺染的P+层70，而高温烧结后的干燥背面铝浆形成背面铝电极40，高温烧结后的干燥背面银浆形成背面银电极50。透过高温烧结，背铝背银的接合边界会形成合金态，以实现通电连接。背面铝电极占有相对高的面积，参与P+层70的形成，线条状的背面银电极则参与透过焊带形成太阳能电池片的串连。在P型硅基板10正面的银电极60由正面导电银浆所得，透过高温烧结，正面导电银浆可以烧透钝化层30，从而与N层20形成线条状的电极接触。本发明中的正面导电银浆可以透过先进的丝网印刷网版设计，实现预期窄线宽度的正面银电极，在不同实施例中的烧结后电极宽度为15至40um。本发明以P型硅基太阳能电池为例，但不限于此，也可适用于N型硅基太阳能电池，背接触式太阳电池，或其他使用导电浆料形成的太阳能电池技术。
本发明还提供了一种太阳能电池，包括电极，电极为如上述的太阳能电池电极。
基于前文的各项原因，本发明电池的电池转换率更佳。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例及对比例中导电浆料使用下列材料所制成。
导电粉体：球形银粉，粒径(D50)为1.2～2.1μm。
玻璃粉末：以氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨基的玻璃粉末。粒径(D50)为1.5～2.0μm。
添加剂：包含了触变剂和增塑剂。
分散剂：包括AkzoNobel
的TDO，Croda BrijTM的L4，HYPERMERTM的KD16，楠本化学(Kusumoto Chemical)HIPLAADTM的ED420，或BASF/>
的4340中的至少两种。
上述成分添加量均在表1中示出。
导电浆料使用以下制成方法：将有机溶剂、树脂、添加剂和分散剂混合，在50～60℃下以高剪切力搅拌1～2小时。将玻璃粉末和银粉加入上述混合物，充分搅拌后形成混合物。用三辊研磨机反复辗压此糊剂组合物，研磨至细度(FOG)为15/10μm或更低的导电浆料。
性能表征：
(1)黏度检测
取样浆料13～5g，使用Brookfield DV1黏度测试仪和转子SC-14，在25℃/转速10rpm/30秒的量测条件呈现浆料黏度值。
(2)电极宽度和印刷性测试
通过丝网印刷技术，将上述实施例及对比例中导电浆料印刷到硅片基板的SiN层上(166×166mm)。所用的电性(测试电池转换效率的电极印刷网版)和印刷性丝网规格分别为无网结网版430目/13μm线径/总厚25-30μm/开口为23μm(窄面开口)和无网结网版430目/13μm线径/总厚230μm/开口分别为23μm，19μm，15μm(窄面开口)。将电池片在红外干燥炉中干燥，随后通过带式烧成炉中，于920～930℃下烧结40秒。将烧结后的导电浆料冷却，形成电极。电极的宽度利用光学显微镜和微成像检查仪测量。不同网版开口(23，19，15μm)下的电阻值是以电阻测试仪直接量测所得。
(3)电池转化效率测试
在一个光源条件下，将形成的太阳能电池置于Berger太阳能电池测试仪中以用于量测效率。太阳能电池测试仪中的氙弧灯模拟具有已知强度的日光并幅射于电池的受光前表面。利用四点接触方法测量大约400负载电阻设置下的电压(V)和电流(I)，以确定电池的电压电流曲线，再根据此曲线计算电池转换效率(EFF)。
表1
续表1
续表1
对比例1
专利CN109903885B中实施例1。
对比例2
和实施例1的区别仅在于分散剂为TDO。
对比例3
和实施例1的区别仅在于分散剂为ED120。对比例测试结果如下表2所示。
表2
实施例1至9的区别仅在于分散剂的组成不同，实施例1、4、5、6、7都具有较低的浆料黏度，其依次分别使用了TDO/KD16、L4/KD16、L4/ED420、L4/4340、KD16/ED420。
实施例10及实施例11和实施例6的主要区别在于分散剂的用量，相应地，实施例10增加了0.3wt％的有机溶剂，分散剂的用量减少了0.3wt％；实施例11增加了0.3wt％的分散剂，有机溶剂的用量减少了0.3wt％。进行黏度，电极高宽比，电池转换效率和印刷性的评比。实施例10具有最低黏度262Pa.s，较窄的电极宽度和最佳的印刷性电阻值表现。实施例11黏度275Pa.s，在电极高度/宽度都有增益，印刷性电阻值也有所改善。
实施例12至14和实施例6的主要区别在于银粉用量的增加，相应地，实施例12增加了0.15wt％的银粉以及0.15wt％的有机溶剂，分散剂的用量减少了0.3wt％；实施例13增加了0.3wt％的银粉以及0.1wt％的有机溶剂，触变剂的用量减少了0.1wt％，分散剂的用量减少了0.3wt％。实施例12黏度280Pa.s，更高比例的银粉造成黏度上升，高于实施例6，但低于对比例1。相较于对比例1，在电极高度/宽度有较明显增益，反应在电池转换效率+0.07％，印刷性电阻值也有所改善。对于L4和4340共同作为分散剂时，因其能够发挥更好的分散功效，使得浆料中的导电粉末含量能够进一步提高，甚至能够达到93～97％。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种导电浆料，其特征在于，所述导电浆料包含84.8~89wt%的导电粉末、0.5~1.4wt%的玻璃粉末、7.3~10.0wt%的有机溶剂、0.1~0.9wt%的树脂、0.1~0.9wt%的添加剂以及1.6~2wt%的分散剂，其中，所述分散剂为TDO和KD16；所述分散剂中，TDO和KD16的重量比为（1~2.5）：（1~1.5）；或者，
所述导电浆料包含84.7~90wt%的导电粉末、1.5~1.9wt%的玻璃粉末、5.3~8.1wt%的有机溶剂、1~1.9wt%的树脂、1~1.9wt%的添加剂以及1.1~1.5wt%的分散剂，其中，所述分散剂为L4和ED420；所述分散剂中，L4和ED420的重量比为（1~2）：（1~1.5）；或者，
所述导电浆料包含84.7~92wt%的导电粉末、2~2.3wt%的玻璃粉末、1.39~6.2wt%的有机溶剂、2~2.9wt%的树脂、2~2.9wt%的添加剂以及0.61~1wt%的分散剂，其中，所述分散剂为L4和KD16；所述分散剂中，L4和KD16的重量比为（0.5~1.5）:（1~2）；或者，
所述导电浆料包含89~97wt%的导电粉末、0.9~8wt%的玻璃粉末、1~4wt%的有机溶剂、0.5~4wt%的树脂、0.59~4wt%的添加剂以及0.01~0.6wt%的分散剂，其中，所述分散剂为L4和4340；所述分散剂中，L4和4340的重量比为（1~2）:（1~1.5）。
2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自由环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二甘醇单丁基醚、二甘醇二丁基醚、单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、三丙二醇单甲醚、三醋酸甘油酯和松油醇组成的组中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述树脂选自由纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚酰胺纤维素、聚异戊二烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚丁二烯丁二醇酯和聚异戊二烯组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述添加剂包括触变剂和增塑剂。
5.根据权利要求4所述的导电浆料，其特征在于，所述添加剂选自由聚乙烯醇缩丁醛、聚氨基甲酸酯聚酰胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物、环甲基硅氧烷和氨基硅氧烷组成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述导电粉末包含至少一种具导电性的无机粉末。
7.根据权利要求6所述的导电浆料，其特征在于，所述无机粉末为银粉。
8.根据权利要求7所述的导电浆料，其特征在于，所述银粉的平均粒径D50为0.1~10μm。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述玻璃粉末为氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化钨为本体组成的。
10.根据权利要求9所述的导电浆料，其特征在于，所述玻璃粉末还包含选自由氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化磷、氧化锌、二氧化硅、氧化硼、氧化钛和氧化镍组成的组中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的导电浆料，其特征在于，所述玻璃粉末的平均粒径D50为0.1~10μm。
12.一种太阳能电池电极，其特征在于，由权利要求1至11中任一项所述的导电浆料制备而成。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池电极，其特征在于，所述太阳能电池电极的宽度为10~40μm。
14.一种权利要求12或13所述的太阳能电池电极的制作方法，其特征在于，将权利要求1至11中任一项所述的导电浆料通过丝网印刷的方式进行制作。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池电极的制作方法，其特征在于，所述丝网印刷过程中，使用的丝网规格为：目数430~520目，线材直径11~13μm，总厚度25~30μm，开口为15~28μm。
16.一种太阳能电池，包括电极，其特征在于，所述电极为权利要求12或13所述的太阳能电池电极，或者为权利要求14或15所述的制作方法制备得到的太阳能电池电极。
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