CN113409984A

CN113409984A - 一种高耐磨太阳能双面电池铝浆及其制备方法

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Publication number: CN113409984A
Application number: CN202110031853.1A
Authority: CN
Inventors: 郭茂斌; 唐燕亮; 杨华
Original assignee: Hangzhou Rightsilver Electronic Material Co ltd
Current assignee: Hangzhou Rightsilver Electronic Material Co ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2041-01-11
Also published as: CN113409984B

Abstract

本发明涉及太阳能双面电池技术领域，尤其涉及一种高耐磨太阳能双面电池铝浆及其制备方法，所述高耐磨太阳能双面电池铝浆包括以下重量份的组分：球形铝粉75~83份；玻璃粉0.5~5份；载体粘合剂6~15份；助剂添加相1~10份。本发明的高耐磨太阳能双面电池铝浆能够有效加强铝栅线的烘干耐磨性，在增强烘干性的同时双面率优良、可靠性优良、印刷性优良，产线验证整体性能均表现优良，解决了目前产线上由于设备新旧及其制作厂家的参差不齐而导致产线经常出现背场铝栅线磨损断栅的现象；本发明的制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。

Description

一种高耐磨太阳能双面电池铝浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能双面电池技术领域，尤其涉及一种高耐磨太阳能双面电池铝浆及其制备方法。

背景技术

2019年全球光伏新增装机总量达114.9GW，连续第三年突破100GW门槛，同比增长为12％，光伏累计装机量达到627GW。2019年全球前十国家依次为中国、美国、印度、日本、越南、西班牙、德国、澳大利亚、乌克兰、韩国。前十国家新增装机占比达到73％，而中国处于领先地位，累计装机容量为204.7GW，几乎是占全球三分之一的光伏装机容量，根据中国光伏行业协会预测，2020年，全球光伏新增装机规模将在110—120GW，而预测国内新增装机规模约为40GW，可见目前光伏市场需求量大，光伏前景广阔，而目前主流技术为太阳能双面电池技术，市场广阔。

从多晶的技术到目前的单晶双面PERC电池，历经了几十年的风雨历程，而每一次技术的革新都意味着产线的升级改造，但企业生产的宗旨是以最少的成本，制作出最大的价值，因此产线的改造的依托现有设备上添加或改造现有的设备，并且每条产线改造或者说新增产线设备不尽一致，这也导致对浆料适应性要求增高。

前一主流技术工艺流程为硅片出发经历清洗制绒、扩散制结、刻蚀、去除磷硅玻璃、PECVD镀反射膜、丝网印刷、烘干烧结、分类检测等工艺，完成电池的制造，而新增的太阳能双面电池新增工艺为背面钝化和激光打孔两道工艺，因此产线改造难度小成本低，因此能迅速完成产线切换，而改造升级后的设备不一定能完美的匹配现有工艺，早前基本采用顶针链式烘干烧结炉，之前主流生产工艺并非太阳能双面电池，而背面并不是采用栅线式的铝背场，而是整面背面均为铝背场，因此不存在顶针磨伤断线影响外观的情况出现，而主流生产工艺切换为太阳能双面电池则这种顶针式容易将太阳能双面电池背场铝栅线磨伤断栅，影响电池片质量导致电池片降级，而二次印刷正银时候电池片背面朝下，也容易磨伤严重时能出现大面积断栅，而导致电池片效率降低，外观严重降级，因此，于一些老旧设备，或着皮带摩擦力过大的设备，则需要相应高耐磨性的产品去匹配从而达到不用花更多的成本去改造或者更换设备。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种具有优良的过网性、优异的效率以及良好的环保性的高耐磨太阳能双面电池铝浆。

本发明还提供了一种高耐磨太阳能双面电池铝浆的制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，包括以下重量份的组分：

本发明的铝浆中各组分之间并非孤立的叠加，彼此之间具有如下的协同作用，铝粉含量和玻璃粉的含量对电性能影响最大，但铝粉含量同时也对线宽高产生影响，载体粘合剂和助剂添加相对线宽高印刷性、浆料的稳定性等产生很大影响，但又同时对效率产生影响，故每种成分并非单独影响某一功能，而是影响一整体浆料。

此外，各组分的含量对最终的性能影响很大，球形铝粉的添加量过低会导致短路电流和填充率过低，过高会导致开路电压过低和产生铝刺；玻璃粉的添加量过低会导致效率过低和拉力等可靠性不合格，过高会导致开路电压和短路电流过低，进而效率过低；载体粘合剂的添加量过高导致印刷性差，出现缺印、断栅等情况，过低则导致耐磨性变差，出现掉粉污染台面纸等情况；助剂添加相的添加量过高易导致流平性强，背面栅线过宽，双面率低，过低则易发生浆料粘稠，透网性差，影响印刷。

本发明的高耐磨太阳能双面电池铝浆能够有效加强铝栅线的烘干耐磨性，在增强烘干性的同时双面率优良、可靠性优良、印刷性优良，产线验证整体性能均表现优良，解决了目前产线上由于设备新旧及其制作厂家的参差不齐而导致产线经常出现背场铝栅线磨损断栅的现象。因此，随着太阳能双面电池的不断扩产，高耐磨太阳能双面电池铝浆的前景也更加广阔。

本发明的高耐磨太阳能双面电池铝浆通过丝网印刷将铝浆覆盖在太阳能双面电池背面激光开槽的特定区域内，而后采用红外烧结形成铝背场，本发明制备的铝浆形成的铝背场经产线验证具备：高耐磨性的铝栅线、优良的过网性、优异的效率以及良好的环保性。

作为优选，所述球形铝粉的粒径为1～2μm、2～3μm、3～4μm、5～6μm、7～8μm、8～9μm、8～10μm和9～10μm中的一种或多种组合。所述球形铝粉为灰色高纯度的类球状粉体颗粒，粒径集中度高且体积平均在所选规格内的粉体颗粒，纯度、密度以及固体挥发量在相应标准内的粉体颗粒。

作为优选，所述玻璃粉的制备方法为：将化合物于700～1500℃煅烧0.5～5h，冷却，砂磨0.5～5h，50～200℃烘干，即得玻璃粉。

作为优选，所述化合物选自氧化硅，氧化钙，碳酸钙，碳酸钠，碳酸钡，碳酸锂，氧化铝，氧化镁，氧化硼，氧化铁，氧化锶，五氧化二磷，氧化钒和氧化铋中的一种或几种。

本发明采用新型玻璃配方，增强铝浆与硅基材的接触性从而增强开压，增强填充，因此该铝浆具有优异的效率。玻璃完全采用新化合物替代含铅化合物，完全符合国标用量，所用载体粘合剂以及助剂添加相也基本是无毒或低毒材料，因此该铝浆有良好的环保性。

作为优选，所述玻璃粉的玻璃软点为400～900℃，粒度不大于5μm。

作为优选，所述载体粘合剂的制备方法为：将粘结剂于50～150℃搅拌加热1～5h，冷却，过滤，即得体粘合剂。

作为优选，所述粘结剂选自松油醇、苯甲醚、异丙醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇丁醚、丙二醇单丁醚、DBE、乙二醇苯醚、十二醇酯、己二酸二异辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚酰胺蜡、聚乙烯醇缩丁醛酯、酚醛树脂、氢化蓖麻油、丙烯酸树脂中的一种或几种。

本发明采用引进新进口树脂，替代之前同等树脂量下官能团少的树脂，并且加入新型成膜性好树脂，以及增大成膜性好的溶剂用量，因此本发明制备的铝浆有优良的耐磨性。本发明采用的新型树脂分子量小，聚团效应小，并且助剂添加相中采用新型分散剂，分散效果强，因此本发明制备的铝浆具有优良的过网性。

作为优选，所述助剂添加相选自硼粉、二氧化硅、氧化锆、铝酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、泵油、油酸、油酸酯和山梨酸钾中的一种或几种。

一种高耐磨太阳能双面电池铝浆的制备方法，按照上述配比分别将球形铝粉、玻璃粉、载体粘合剂和助剂添加相搅拌1～5h混合均匀后，放入三辊轧机进行扎制2～8次，分散搅拌1～5h，过滤，即得高耐磨太阳能双面电池铝浆。

作为优选，所述高耐磨太阳能双面电池铝浆的粘度为10～80Pa.s，细度小于20μm，固体含量75.5～85wt％。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的高耐磨太阳能双面电池铝浆能够有效加强铝栅线的烘干耐磨性，在增强烘干性的同时双面率优良、可靠性优良、印刷性优良，产线验证整体性能均表现优良，解决了目前产线上由于设备新旧及其制作厂家的参差不齐而导致产线经常出现背场铝栅线磨损断栅的现象；

(2)本发明的制备方法，操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。

附图说明

图1是采用实施例1制得的高耐磨太阳能双面电池铝浆在140线宽网板上印刷在电池片上的背面栅线高宽图。

图2是采用实施例2制得的高耐磨太阳能双面电池铝浆在140线宽网板上印刷在电池片上的背面栅线高宽图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

实施例1

(1)球形铝粉的粒径组合：

球形铝粉规格为7-8μm的占总体铝粉比例为91％，球形铝粉规格为2-3μm的占总体铝粉比例为19％。

(2)玻璃粉的制备：

取化合物：氧化硅12％，碳酸钙3％，碳酸钠7％，碳酸钡16％，碳酸锂3％，氧化铝3％，氧化硼20％，氧化铁6％，氧化锶3％，氧化钒13％，氧化铋14％于容器中,将容器放入分散搅拌机均匀搅拌1小时，取出过筛后置于坩埚中，放入高温马弗炉中煅烧，温度设定1000℃，煅烧时间维持2.5小时，煅烧完成后取出坩埚，将融化的熔融金属化合物倒入水中，取出冷却后的固体混合物，将固体混合物放入砂磨机中打磨，时间设定3小时，而后取出打磨后的固液混合物，放入立式烘箱烘烤温度设定150℃，时长6小时，而后取出粉碎过筛得到玻璃粉。

(3)载体粘合剂的制备：

按质量百分比取松油醇22％、苯甲醚10％、异丙醇5％、丁基卡必醇醋酸酯5％、二乙二醇丁醚12％、DBE5％、乙二醇苯醚20％、十二醇酯6％、乙基纤维素5％、聚酰胺蜡5％、酚醛树脂2％、丙烯酸树脂3％，加入载体反应釜中，开启分散搅拌桨，将温度设定为120℃，时间设定为3小时，而后放出混合液过滤，即得载体粘合剂。

(4)助剂添加相的组成：以高耐磨太阳能双面电池铝浆总质量为基准，助剂添加相由以下组分组成：硼粉0.3％、铝酸酯偶联剂2％、泵油2％、油酸1％、山梨酸钾0.7％。

(5)高耐磨太阳能双面电池铝浆的制备：

按照以下配比分别将球形铝粉77kg、玻璃粉3kg、载体粘合剂14kg和助剂添加相6kg搅拌3h混合均匀后，放入三辊轧机进行扎制6次，分散搅拌2h，过滤，即得高耐磨太阳能双面电池铝浆。

如图1所示，为采用该实施例制得的高耐磨太阳能双面电池铝浆在140线宽网板上印刷在电池片上的背面栅线高宽图，从图中可以看出，电池片背面栅线宽度虽然未达到网板设计线宽，但在现有产品中也占有优势。

实施例2

(1)球形铝粉的粒径组合：

球形铝粉规格为8-10μm的占总体铝粉比例为6％，球形铝粉规格为7-8μm的占总体铝粉比例为90％，铝粉规格为2-3μm的占总体铝粉比例为4％。

(2)玻璃粉的制备：

取化合物：氧化硅6％，碳酸钙3％，碳酸钠7％，碳酸钡16％，碳酸锂3％，氧化铝3％，氧化硼20％，氧化铁6％，氧化锶3％，氧化钒13％，氧化铋20％于容器中,将容器放入分散搅拌机均匀搅拌1小时，取出过筛后置于坩埚中，放入高温马弗炉中煅烧，温度设定1500℃，煅烧时间维持0.5小时，煅烧完成后取出坩埚，将融化的熔融金属化合物倒入水中，取出冷却后的固体混合物，将固体混合物放入砂磨机中打磨，时间设定3小时，而后取出打磨后的固液混合物，放入立式烘箱烘烤温度设定200℃，时长1小时，而后取出粉碎过筛得到玻璃粉。

(3)载体粘合剂的制备：

按质量百分比取松油醇22％、苯甲醚10％、异丙醇5％、丁基卡必醇醋酸酯5％、二乙二醇丁醚12％、DBE5％、乙二醇苯醚18％、十二醇酯6％、乙基纤维素5％、聚酰胺蜡5％、酚醛树脂2％、丙烯酸树脂5％，加入载体反应釜中，开启分散搅拌桨，将温度设定为150℃，时间设定为1小时，而后放出混合液过滤，即得载体粘合剂。

(4)助剂添加相的组成：以高耐磨太阳能双面电池铝浆总质量为基准，助剂添加相由以下组分组成：硼粉0.3％、铝酸酯偶联剂2％、泵油2％、油酸1％、山梨酸钾1.7％。

(5)高耐磨太阳能双面电池铝浆的制备：

按照以下配比分别将球形铝粉76kg、玻璃粉4kg、载体粘合剂13kg和助剂添加相7kg搅拌1h混合均匀后，放入三辊轧机进行扎制8次，分散搅拌1h，过滤，即得高耐磨太阳能双面电池铝浆。

如图2所示，为采用该实施例制得的高耐磨太阳能双面电池铝浆在140线宽网板上印刷在电池片上的背面栅线高宽图，从图中可以看出在140线宽网板的设计中虽未达到设计线宽，但在目前的市场中线宽优势比较明显，并且由于线高适中，不影响电流下，进一步保证了栅线的耐磨性。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉79kg、玻璃粉5kg、载体粘合剂6kg和助剂添加相10kg，其余工艺完全相同。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉83kg、玻璃粉1kg、载体粘合剂15kg和助剂添加相1kg，其余工艺完全相同。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉83kg、玻璃粉0.5kg、载体粘合剂6.5kg和助剂添加相10kg，其余工艺完全相同。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉75kg、玻璃粉4kg、载体粘合剂11kg和助剂添加相10kg，其余工艺完全相同。

对比例1(球形铝粉的添加量过低)

对比例1与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉73kg、玻璃粉4kg、载体粘合剂13kg和助剂添加相10kg，其余工艺完全相同。

对比例2(球形铝粉的添加量过高)

对比例2与实施例1的区别在于：高耐磨太阳能双面电池铝浆的配方不同：球形铝粉85kg、玻璃粉2kg、载体粘合剂11kg和助剂添加相10kg，其余工艺完全相同。

分别将实施例1-6及对比例1、2的高耐磨太阳能双面电池铝浆用325目23线径规格丝网印刷于PERC双面163mm*163mm电池片上，经过红外烧结后，进行光电转换效率(EFF)、填充因子(FF)、并联电阻(Rsh)、串联电阻(Rs)、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)等指标性能测试，测试结果详见表1，其各项指标的测试方法均为本领域常规方法，具体测试过程与条件均采用统一测试环节、测试条件。

测试方法：测试环境通过冷却控制仪控制在24±1℃，综合电性能(包括EFF、FF、Rsh、Rs、Isc、Voc)是通过太阳模拟器或I-V测试仪测试所得数据。太阳模拟器或I-V测试仪所用光源光照强度需要通过“标片”(标准性能电池片)进行校准标定，并且本实验为加强实验准确性加入产线BSL浆料做为对比参考组，测试时光照强度需通过标片调整为AM1.5G的光照强度(即1000Mw/cm²)

表1.测试结果

由表1可见，本发明实施案例1-6制备的适用于高耐磨性的太阳能双面电池铝浆，与PERC双面电池性能结合良好，对比产线使用铝浆，实施案例1-3组高耐磨性铝浆其光电转换效率、填充因子、并联电阻、串联电阻、短路电流性能均表现性能提升，表明在提高高耐磨性的同时电性能也有提高。

结合对比例1-2的性能数据可得，本发明的铝浆中各组分的含量对最终的性能影响很大，球形铝粉的添加量过低会导致电流的减小，填充率的下降，最终导致效率下降，过高会导致开压的降低，从而引起效率的减小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：

球形铝粉 75~83份；

玻璃粉 0.5~5份；

载体粘合剂 6~15份；

助剂添加相 1~10份。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述球形铝粉的粒径为1~2μm、2~3μm、3~4μm、5~6μm、7~8μm、8~9μm、8~10μm和9~10μm中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述玻璃粉的制备方法为：将化合物于700~1500℃煅烧0.5~5h，冷却，砂磨0.5~5h，50~200℃烘干，即得玻璃粉。

4.根据权利要求3所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述化合物选自氧化硅，氧化钙，碳酸钙，碳酸钠，碳酸钡，碳酸锂，氧化铝，氧化镁，氧化硼，氧化铁，氧化锶，五氧化二磷，氧化钒和氧化铋中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述玻璃粉的玻璃软点为400~900℃，粒度不大于5μm。

6.根据权利要求1所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述载体粘合剂的制备方法为：将粘结剂于50~150℃搅拌加热1~5h，冷却，过滤，即得体粘合剂。

7.根据权利要求6所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述粘结剂选自松油醇、苯甲醚、异丙醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇丁醚、丙二醇单丁醚、DBE、乙二醇苯醚、十二醇酯、己二酸二异辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚酰胺蜡、聚乙烯醇缩丁醛酯、酚醛树脂、氢化蓖麻油、丙烯酸树脂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种高耐磨太阳能双面电池铝浆，其特征在于，所述助剂添加相选自硼粉、二氧化硅、氧化锆、铝酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、泵油、油酸、油酸酯和山梨酸钾中的一种或几种。

9.一种如权利要求1-8任一所述的高耐磨太阳能双面电池铝浆的制备方法，其特征在于，按照上述配比分别将球形铝粉、玻璃粉、载体粘合剂和助剂添加相混合均匀后，放入三辊轧机进行扎制，分散搅拌，过滤，即得高耐磨太阳能双面电池铝浆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高耐磨太阳能双面电池铝浆的粘度为10~80Pa.s，细度小于20μm，固体含量75.5~85wt%。