CN113593749A - 一种perc晶硅太阳能电池主栅浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料及其制备方法，包括以下组分，玻璃粉1～5质量份；银粉70～90质量份；乙基纤维素0.5～3质量份；丁基卡必醇0.5～5质量份；十二醇酯0.2～5质量份；丁基卡必醇醋酸酯1～5质量份；有机助剂为余量。本发明操作简单、易于实施，制备的主栅电极银浆烧结的银电极能改善电极导电网络的致密性，并降低对氮化硅的损伤，提高电池填充因子，进而提高PERC电池综合性能。本发明操作简单、易于实施，制备的主栅电极银浆烧结的银电极能改善电极导电网络的致密性，并降低对氮化硅的损伤，提高电池填充因子，进而提高PERC电池综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体是指一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料及其制备方法。
背景技术
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，即钝化发射极和背面电池技术，最早在1983年由澳大利亚科学家Martin Green提出，目前正在成为太阳电池新一代的常规技术。PERC技术通过在电池的背面上添加钝化层来提高转换效率，PERC电池结构如图1所示。一般而言，正面主栅浆料印刷到电池正面作为串焊电极收集载流子，要求浆料同SiNx反应弱、对电池结构损伤少，烧结完成后电极同Si非接触，同时也具有较宽的焊接窗口。
为最大程度发挥钝化带来的电池效率增益，PERC电池制作烧温低(760℃)，且均会匹配LDSE(浅结选择性发射极)扩散技术。而常规主栅银浆使用于高烧温(≥770℃)背景，且电池结区相对PERC+高方阻浅结电池深，主栅浆料烧结过程中空间电荷复合风险低、拉力也相对高。为适应LDSE匹配的PERC电池，对正面主栅银浆提出新的要求，其一，主栅银浆在烧结过程中需保护钝化层不被破坏，减少空间电荷复合；其二，为保证组件长时间工作的稳定性，主栅银浆低烧温条件下形成的电极需具有较好的焊接性能。
另外，当前电池片印刷机产能高、印刷速度快，对主栅印刷性要求高；同时，主栅印刷在副栅印刷之前，对电极烘干强度也有更高的要求。
发明内容
为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料及其制备方法。通过控制浆料内部组分配比，减少浆料内部轻质杂质元素，实现浆料烧结过程中玻璃组分同电池表面的ARC氮化硅层反应弱，减少杂质元素扩散进入空间电荷区，进而降低空间复合电流、提高电性能。通常，主栅浆料会含有大量的腐蚀性元素Pb/Bi,控制该类元素的含量以及引入其他种类元素，在获得同SiNx润湿条件好的前提下，使得浆料具有空间电荷复合低、低温烧结条件下高可靠性的特点，适用于浅结高方阻高效单晶PERC电池。
作为本发明的第一个方面，本发明的技术方案是一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，包括以下质量份组分：
进一步设置是所述的主栅浆料的细度小于10um，粘度满足在5RPM、25℃条件下为50.00～180.00Pa·S。
进一步设置是所述玻璃粉平均粒径为0.2～3.5um，由ZnO、MgO、BaO、Li2O、TeO2、Al2O3、La2O3、WO2、MnO2、PbO、TiO2、Bi2O3、CuO、Na2O、SiO2、Al2O3、Na2O、B2O3、La2O中的至少七种组成。
进一步设置是所述银粉振实密度为2.0～5.5g/cm3，粒径为0.2μm～5μm。
进一步设置是所述有机助剂包含偶联剂、触变剂和分散剂。
作为本发明的第二个方面，本发明还提供一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将乙基纤维素、丁基卡必醇、十二醇酯、有机助剂80℃水浴条件下高速搅拌1.5～3h，混合均匀获得载体；
步骤二：将银粉加于步骤一制备的载体中混合均匀、轧制过滤，即得到主栅正银浆料。
本发明的创新机理和有益效果是：
常规主栅浆料适用的烧结温度高，具有较高的Pb或Bi含量，同时，为提高拉力以及高烧温的烧结条件，Li含量也会相对高。但PERC电池整体烧结温度相对低，低烧温条件下要获得较好的拉力配方必须要保持有一定的Pb或Bi含量，同是为了控制空间电荷区复合，电池轻质元素比如Li元素需尽量少。
本发明通过控制严格的Si/Pb、Bi比例，引入Al、Ti、Te、Ce、La、W、Cu、Mn等元素，控制了传统主栅伤害元素Pb、Bi、Li含量，减弱了Pb与SiNx反应、Bi与SiNx反应，同是引入了Zn/Cu/Mn等元素，玻璃整体助烧能力仍旧较强，低烧温下仍然可以获得较好的拉力。当然，因为轻质活性原子Li/Na含量有显著的降低，空间电荷复合减少，开压以及填充因子显著提高，光电转换效率也得到提升。
综上所述，本发明操作简单、易于实施，制备的主栅电极银浆烧结的银电极能改善电极导电网络的致密性，并降低对氮化硅的损伤，提高电池填充因子，进而提高PERC电池综合性能。
附图说明
图1PERC电池结构图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
实施例1:一种高可靠性PERC晶硅太阳能电池主栅导电浆料，所述主栅导电浆料组成质量比如表一：
所述玻璃粉组成分别为：
玻璃粉一摩尔分数组成为0.1～0.3份PbO、0.01～0.1份Li2O、0.01～0.1份Al2O3、0.01～0.2份ZnO、0.05～0.3份TiO2、0.35～0.55份SiO2、0～0.2份TeO2、0～0.1份CeO2、0～0.1份La2O、0.05～0.2份MnO2、0.01～0.3份CuO；
银粉导电相平均粒径在0.2～3um之间，振实密度2.0～5.0g/cm3；
上述PERC晶硅太阳能电池主栅电极导电银浆生产工艺如下：
步骤一，乙基纤维素、丁基卡必醇、十二醇酯、有机助剂80℃水浴条件下高速搅拌1.5～3h，混合均匀获得载体；
步骤二，将玻璃体系加于步骤一中的均质载体，混合均匀；
步骤三，银粉体系加于步骤二体系混合均匀、轧制五遍，过滤，即得到主栅导电银浆；
步骤四，使用发明的PERC主栅导电银浆丝网印刷到单晶PERC片正面制备主栅电极，背电极、背电场、细栅使用当前最佳银浆组合，760℃共烧后，即是单晶PERC电池成品。
实施例一测试电性能如表二：
表二
| PASTE | Uoc | Isc | Rs | Rsh | FF | Eff | 拉力/N |
| ref | 0.677 | 9.880 | 0.00123 | 28.85 | 80.32 | 0.2208 | 1.5 |
| 实施例一 | 0.678 | 9.872 | 0.00138 | 111.18 | 80.36 | 0.2211 | 2.0 |
实施例2:一种高可靠性PERC晶硅太阳能电池主栅导电浆料，所述主栅导电浆料组成质量比如表三：
表三
| 实施例二 | |
| 玻璃粉 | 1.60％ |
| 银粉 | 86.40％ |
| 丁基卡必醇 | 2.90％ |
| 十二醇酯 | 2.70％ |
| 丁基卡必醇醋酸酯 | 2.50％ |
| 乙基纤维素 | 1.50％ |
| 有机助剂 | 2.40％ |
所述玻璃粉组成分别为：
玻璃粉二摩尔分数组成为0.1～0.3份PbO、0.01～0.1份Bi2O3、0.1～0.3份Al2O3、0.05～0.3份TiO2、0.01～0.2份ZnO、0.35～0.55份SiO2、0～0.1份WO2、0～0.2份TeO2、0～0.1份CeO2、0～0.1份La2O0.05～0.2份MnO2、0.01～0.3份CuO；银粉导电相平均粒径在0.2～3um之间，振实密度2.0～5.0g/cm3；
上述PERC晶硅太阳能电池主栅电极导电银浆生产工艺如下：
步骤一，乙基纤维素、丁基卡必醇、十二醇酯、有机助剂80℃水浴条件下高速搅拌1.5～3h，混合均匀获得载体；
步骤二，将玻璃体系加于步骤一中的均质载体，混合均匀；
步骤三，银粉体系加于步骤二体系混合均匀、轧制五遍，过滤，即得到主栅导电银浆；
步骤四，使用发明的PERC主栅导电银浆丝网印刷到单晶PERC片正面制备主栅电极，背电极、背电场、细栅使用当前最佳银浆组合，760℃共烧后，即是单晶PERC电池成品。
实施例二测试电性能如表四：
表四
| PASTE | Uoc | Isc | Rs | Rsh | FF | Eff | 拉力/N |
| ref | 0.677 | 9.926 | 0.00126 | 37.83 | 79.96 | 0.2210 | 1.6 |
| 实施例二 | 0.676 | 9.924 | 0.00127 | 41.91 | 79.95 | 0.2208 | 2.1 |
表二、表四说明，两个实施例电池的Eff都比比较例高。这说明新开发玻璃体系有利于获得较佳的电性能，并且获得了高的焊接拉力。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，其特征在于包括以下质量份：
有机助剂为余量。
2.根据权利要求1所述的一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，其特征在于：所述的主栅浆料的细度小于10um，粘度满足在5RPM、25℃条件下为50.00～180.00Pa·S。
3.根据权利要求1所述的一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，其特征在于：所述玻璃粉平均粒径为0.2～3.5um，由ZnO、MgO、BaO、Li2O、TeO2、Al2O3、La2O3、WO2、MnO2、PbO、TiO2、Bi2O3、CuO、Na2O、SiO2、Al2O3、Na2O、B2O3、La2O中的至少七种组成。
4.根据权利要求1所述的一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，其特征在于：所述银粉振实密度为2.0～5.5g/cm3，粒径为0.2μm～5μm。
5.根据权利要求1所述的一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料，其特征在于：所述有机助剂包含偶联剂、触变剂和分散剂。
6.一种PERC晶硅太阳能电池主栅浆料的制备方法，其特征在于按照权利要求1所述的组分比例称取组分，然后通过以下步骤制备：
步骤一：将乙基纤维素、丁基卡必醇、十二醇酯、有机助剂80℃水浴条件下高速搅拌1.5～3h，混合均匀获得载体；
步骤二：将银粉加于步骤一制备的载体中混合均匀、轧制过滤，即得到主栅正银浆料。
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