CN113896424A

CN113896424A - 一种用于perc晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉及制备方法

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Publication number: CN113896424A
Application number: CN202111195976.5A
Authority: CN
Inventors: 卢波; 项永亮; 谢继峰; 程晨琛; 陈卫龙
Original assignee: ZHEJIANG GONDA ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHEJIANG GONDA ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2041-10-14
Also published as: CN113896424B

Abstract

本公开提供了一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：1‑30％的PbO；1‑30％的Bi₂O₃；20‑45％的Si₂O；5‑20％的MnO₂；10‑30％的CuO；0.1‑5％的Li₂O、Na₂O或K₂O中的一种或几种；0‑5％的MgO、CaO或BaO中的一种或几种；0.5‑10％的添加剂；上述组分重量百分比之和为100％。本公开的玻璃粉能够适用于PERC晶硅太阳能电池，具有高常规拉力、高老化拉力、高开路电压和转换效率，对PERC晶体硅片背面钝化层具有弱腐蚀，同时能制成银含量较低的背面银浆(50‑65％)。

Description

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉及制备方法

技术领域

本公开涉及电子器件的制造工艺及其材料的技术领域，尤其涉及一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉及制备方法。

背景技术

全球能源的日趋短缺，对于更高效的清洁能源的开发利用显得更为迫切。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，由于其无污染，市场空间大等优势得到各大厂商的青睐。近年来激烈竞争，材料成本以及生产成本已经降低到接近冰点，只有降低单耗提升电池转化效率，才能提升竞争力，不被市场淘汰。

PERC背钝化技术是使用高质量的钝化层Al₂O₃和SiNx叠层介质膜取代常规铝背场。其优势在于降低了有效载流子在电池背表面的复合，提升开路电压，提高长波相应，增大短流，最终提高电池转化效率。由于硅料单价下降和其较高的电池转化效率等，成为现阶段技术主流，各大厂商的选择。

由于PERC背银电池技术特殊，背面有钝化层不可过多腐蚀，腐蚀过深影响开路电压，反向电阻等从而使整体电池转化效率降低，所以以往用于常规晶硅电池加深腐蚀提高拉力的背面体系已不适用。而背面银浆又要提供可靠的拉力及老化拉力，对于接触面需要一定程度的腐蚀，这就是现阶段PERC电池背面银浆的技术难点。现阶段电池片厂商为提高生产效率，减少原材料用量，降低了电池片以及背面钝化层厚度，所以在保持可靠性的情况下最大程度的减少对于钝化层的腐蚀已是势在必行了。有鉴于此，本发明人研究和设计出了一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉及制备方法。

发明内容

为了解决PERC电池背面钝化层厚度减薄的情况下，减少背面腐蚀保持可靠性，本公开提供了一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆用玻璃粉及制备方法。该玻璃粉具有高常规拉力、高老化拉力、高开路电压和转换效率，对PERC晶体硅片背面钝化层具有弱腐蚀，同时能制成银含量较低的背面银浆(50-65％)。

本公开为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：1-30％的PbO；1-30％的Bi₂O₃；20-45％的Si₂O；5-20％的MnO₂；10-30％的CuO；0.1-5％的Li₂O、Na₂O或K₂O中的一种或几种；0-5％的MgO、CaO或BaO中的一种或几种；0.5-10％的添加剂；上述组分重量百分比之和为100％。

作为实施例的优先方式，所述添加剂为氧化硼，氧化钛，铬的氧化物，钴以及钴的氧化物，镍以及镍的氧化物，氧化锌，氧化锆，氧化铌，氧化钼，氧化碲，氧化铈，氧化钽以及氧化钨中的一种或几种。

作为实施例的优先方式，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：10-25％的PbO；5-20％的Bi₂O₃；25-40％的Si₂O；7％的MnO₂；15％的CuO；5％的Li₂O；1％的Cr₂O₃；2％的ZnO。

作为实施例的优先方式，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：25％的PbO；5％的Bi₂O₃；40％的Si₂O；7％的MnO₂；15％的CuO；5％的Li₂O；1％的Cr₂O₃；2％的ZnO。

作为实施例的优先方式，所述玻璃粉的玻璃化转变温度(T_g)为500-600℃，平均粒径为0.1-12μm。

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1.1、原材料按比例添加，使用不锈钢研磨机运行1-5min混合均匀，得到均匀原材料备用；

步骤1.2、将步骤1.1所制原材料装入刚玉坩埚，再置于箱式电阻炉中，在1300-1400℃下保温30-60min，形成均匀且澄清的玻璃液，然后倒入去离子水中进行水淬，得到玻璃渣；

步骤1.3、将步骤1.2所制玻璃渣放置烘箱中烘干10-12h，得到干燥玻璃渣；

步骤1.4、将步骤1.3所制干燥玻璃渣置于粉碎机中制成D50在15-25μm的细玻璃渣,过筛网分散；

步骤1.5、将步骤1.4所制细玻璃渣通过气流磨，流量在0.50Mpa-1.0Mpa，制成D50在1.5-5μm的玻璃粉。

步骤1.6、将步骤1.5所制玻璃粉放置烘箱中烘干10-12h，至含水率＜0.3％，过筛分散得到均匀的玻璃粉。

作为实施例的优先方式，在所述步骤1.2中，刚玉坩埚在箱式电阻炉中的保温温度为1350℃。

作为实施例的优先方式，在所述步骤1.2中，刚玉坩埚在箱式电阻炉中的保温时间为45min。

本公开还提供了一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤2.1、制备如前所述的用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉；

步骤2.2、把制得的玻璃粉、银粉、有机载体按一定比例配制后，投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊轧机把搅拌均匀的预混浆料研磨，制得用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆；所述玻璃粉、所述银粉及有机载体的重量百分比分别为：玻璃粉1-3％、银粉50-65％、有机载体32-49％。

作为实施例的优先方式，步骤2.2中，所述银粉为D50 0.7-1.5μm的球形粉。

作为实施例的优先方式，步骤2.2中，所述有机载体，包括以下重量百分比的组分：树脂3.0-7.0％，溶剂92.0-96.9％，助剂0.1-1.0％。树脂优选乙基纤维素，溶剂优选松油醇以及十二醇酯，助剂为分散剂。

本公开还提供了一种PERC晶体硅太阳能电池，将PERC晶硅太阳能电池背面银浆印刷到PERC电池片，烧结后制得PERC晶体硅太阳能电池。

采用上述技术方案之后，本公开的有益效果为：

1)本公开所述的一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆用玻璃粉，以碱金属及碱土金属作为助熔剂，提高Si₂O含量。使得玻璃粉在高温状况下具有较高的粘度，降低玻璃在高温时的流动性，从而提升常规拉力、老化拉力、开路电压和转换效率，并且降低了对于钝化层的腐蚀。过渡金属氧化物MnO₂是玻璃中的氧化剂，能加速玻璃液的澄清，有助于玻璃熔化。高含量CuO在PERC在背银玻璃粉烧后以离子形态存在使玻璃与银粉结合致密有助于提升背电极焊接拉力，所以能制成银含量较低的背面银浆(50-65％)。PbO以及Bi₂O₃重金属氧化物能形成熔体粘度以及熔化点较低的玻璃。各组分形成玻璃粉的整体方案，相互协同，在拉力、开路电压和转换效率等方面取得预料不到的技术效果，是市售产品无法比拟的。

2)本公开所述的一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆用玻璃粉，通过气流磨制成，与常规工艺不同的差异在于气流磨有粒度分级功能，能分离粒度极小尤其是纳米级别的玻璃粉。极小以及纳米级的玻璃粉是由于玻璃分相后硬度变小造成的，在烧结过程中易烧结加剧对于钝化层的破坏，故通过气流磨粉碎玻璃渣制成粒度分布均匀且没有极小以及纳米级的玻璃粉，能减弱对于钝化层的腐蚀，从而提升开路电压和转换效率。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是对比例的电致发光测试图。

图2是实施例1的电致发光测试图。

图3是实施例2的电致发光测试图。

图4是实施例3的电致发光测试图。

图5是实施例4的电致发光测试图。

图6是实施例5的电致发光测试图。

具体实施方式

下面结合实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面结合实施方式来详细说明本公开。

实施例1

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，本实施例1各原料组分的重量百分比，如表1所示。

实施例2

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，本实施例2各原料组分的重量百分比，如表1所示。

实施例3

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，本实施例3各原料组分的重量百分比，如表1所示。

实施例4

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，本实施例4各原料组分的重量百分比，如表1所示。

实施例5

一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，本实施例5各原料组分的重量百分比，如表1所示。

表1 实施例1-5各原料组分的重量百分比

在上述实施例中：

进一步的，Si₂O作为本公开主要的原料，能提高玻璃粉在高温状态下的粘度，使得玻璃降低对钝化层的腐蚀，同时能提高拉力。

进一步的，Li₂O，Na₂O，K₂O以及MgO，CaO，BaO是玻璃的助熔剂，可以是碳酸物，同时Li₂O，Na₂O也可以替换成LiF，NaF。

进一步的，Bi₂O₃和PbO可以替换成其相应氟化物。

实施例6

1)原材料按比例添加，使用不锈钢研磨机运行1min混合均匀，得到均匀原材料备用。

2)将步骤1所制原材料装入刚玉坩埚，在置于箱式电阻炉中，在1350℃下保温45min，形成均匀且澄清的玻璃液，然后倒入去离子水中进行水淬，得到玻璃渣。

3)将步骤2所制玻璃渣放置烘箱中烘干12h。

4)将步骤3所制干燥玻璃渣置于粉碎机中粉碎2min,过200目筛网分散大颗粒，再重新粉碎至完全通过。

5)将步骤4所制细玻璃渣通过气流磨，流量在0.80Mpa。

6)将步骤5所制玻璃浆放置烘箱中烘干12h，至含水率＜0.3％，过筛分散得到均匀的玻璃粉。

实施例7

1)-6)步骤同实施例6；

7)把制得的玻璃粉、银粉、有机载体按比例配好，然后投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊轧机把搅拌均匀的预混浆料研磨，制得用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆。本步骤该配置比例优选为银粉：60％、有机载体：38％、玻璃粉：2.0％。

在上述实施例中：

进一步的，银粉为D50为0.85的球形粉。

进一步的，有机载体乙基纤维素为4％，松油醇为20％，十二酯醇为75.5％,分散剂0.5％。

实施例8

一种PERC晶体硅太阳能电池

将实施例7制备好的银浆通过丝网印刷工艺分别印刷到PERC电池，烧结后制得PERC太阳能电池。

具体而言，可使用一种166×166mm的PERC晶体硅太阳能电池片，背面银浆通过325目数网板印刷到电池片上，按照流程制得PERC晶体硅太阳能电池。

电池性能测试：

所制电池片经电性能测试(HALM测试仪)，焊接拉力测试(0.35mm圆丝焊带，烘箱温度150℃/30min)结果如表2，电致发光测试仪(EL)，其中对比例为在售产品，玻璃粉主要成分有Bi₂O₃，Si₂O，CuO，Li₂O等，结果如图1-6。

表2 PERC晶体硅太阳能电池片电性能以及拉力数据

由此可见，本公开实施例1-5相对于对比例，转换效率(Eta)均得以提升，体现在VOC，Rsh较为明显；拉力以及烘箱拉力均大于5N满足要求；同时由图1-6可知背极位置发黑程度明显较对比例明显改善，也能佐证本发明的玻璃粉能降低对于背面钝化层的腐蚀。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims

1.一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：1-30％的PbO；1-30％的Bi₂O₃；20-45％的Si₂O；5-20％的MnO₂；10-30％的CuO；0.1-5％的Li₂O、Na₂O或K₂O中的一种或几种；0-5％的MgO、CaO或BaO中的一种或几种；0.5-10％的添加剂；上述组分重量百分比之和为100％。

2.如权利要求1所述的玻璃粉，其特征在于，所述添加剂为氧化硼，氧化钛，铬的氧化物，钴以及钴的氧化物，镍以及镍的氧化物，氧化锌，氧化锆，氧化铌，氧化钼，氧化碲，氧化铈，氧化钽以及氧化钨中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：10-25％的PbO；5-20％的Bi₂O₃；25-40％的Si₂O；7％的MnO₂；15％的CuO；5％的Li₂O；1％的Cr₂O₃；2％的ZnO。

4.如权利要求3所述的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉包括按以下重量百分比的组分：25％的PbO；5％的Bi₂O₃；40％的Si₂O；7％的MnO₂；15％的CuO；5％的Li₂O；1％的Cr₂O₃；2％的ZnO。

5.如权利要求1所述的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉的玻璃化转变温度为500-600℃，平均粒径为0.1-12μm。

6.一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.5、将步骤1.4所制细玻璃渣通过气流磨，流量在0.50Mpa-1.0Mpa，制成D50在1.5-5μm的玻璃粉；

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，刚玉坩埚在箱式电阻炉中的保温温度为1350℃。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，刚玉坩埚在箱式电阻炉中的保温时间为45min。

9.一种用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2.1、制备如任一权利要求1至5所述的用于PERC晶硅太阳能电池背面银浆的玻璃粉；

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述银粉为D50在0.7-1.5μm的球形粉。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述有机载体，包括以下重量百分比的组分：树脂3.0-7.0％，溶剂92.0-96.9％，助剂0.1-1.0％。

12.一种PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于，将如权利要求9所述的PERC晶硅太阳能电池背面银浆印刷到PERC电池片，烧结后制得PERC晶体硅太阳能电池。