CN114724742B - 一种晶硅太阳能电池片用背面银浆及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种晶硅太阳能电池片用背面银浆及制备方法和应用，所述的背面银浆由下列重量份比的原料配制而成：金属填料63份～73份，有机载体17份～22份，玻璃粉2份～10份，有机溶剂1份～5份。本发明将制备的背银浆料印刷在N型晶硅电池片全铝背场之上，用作背面电极。采用该种背面银浆以及本发明的印刷方式，所制造的电池片效率比常规印刷方式高，制造的N型晶硅电池片的光电转化效率高，常温拉力符合工艺要求，具体地Uoc、Isc、Rsh、FF增高明显，Ncell升高约3.32％(绝对值)，Rs有明显降低，且制造工艺简单，对产线要求低。
Description
技术领域
本发明涉及银浆领域，具体描述晶硅太阳能电池片用背面银浆领域。
背景技术
从我国未来社会经济发展战略路径看，发展晶体硅电池产业是我国保障能源供应、建设低碳社会、推动经济结构调整、培育战略性新兴产业的重要方向，也是顺应国家“3060”的双碳减排计划的重要举措。
我国光伏产业发展目前在全球都处于领先位置，占有全球较大的市场份额，面临着很大的机遇和挑战。在我国，硅电池的产能占光伏市场的95%，光伏市场上销售的硅电池主要，包括单晶硅电池和极少的多晶硅电池（统称晶体硅电池）。
根据原材料硅片和电池制备技术的不同将晶硅电池片分为N型电池和P型电池。P型硅片在硅材料中掺杂硼元素制成，N型硅片在硅材料中掺杂磷元素制成。P型电池原材料为P型硅片，主要制备技术有传统的Al-BSF（铝背场）和近年来兴起的PERC技术；N型电池原材料为N型硅片，N型主要制备技术包括PERT/PERL、TOPCon、IBC、异质结（HJT）等。
对于晶硅电池，目前主流的电池以P型晶硅电池为主，因P型电池（PERC技术为主）制造工艺简单、成本更低。但N型电池片的少子寿命更高、电池效率也可以做得更高。虽然N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好等优点，不过制造工艺较复杂、成本也更高。另外如何在保证晶硅电池片其他性能的提前下，不断提高晶硅电池片的光电转化效率也是困扰本行业的问题。
发明内容
针对上述内容中所记载的技术问题中的一种，本发明提供了一种晶硅太阳能电池片用背面银浆及制备方法，利用特定的金属填料、有机载体、玻璃粉和有机溶剂和本发明提供的制备方法制备成背面银浆，将制备的背银浆料印刷在N型晶硅电池片全铝背场之上，用作背面电极。采用本发明的背面银浆以及印刷方式所制造的电池片效率比常规印刷方式制造的N型晶硅电池片的光电转化效率高，常温拉力符合工艺要求，且制造工艺简单，对产线要求低，制备的N型晶硅电池片效率提升明显。
第一方面，本发明提供了一种晶硅太阳能电池片用背面银浆，所述的背面银浆由下列重量份比的原料配制而成：金属填料63份～73份，有机载体17份～22份，玻璃粉2份～10份，有机溶剂1份～5份。
本发明中，所述的金属填料由微米银粉、合金粉、有机银粉中一种或者多种组成。
具体的本发明中，所述的微米银粉的中位粒径为0.6～1.0um；所述的合金粉是银铜、银镁、银锡、银铋、银镍、铜锰、铜镍、银锡铋、银锡铜等合金粉中一种或者多种，所有合金粉的中位粒径为1.0～2.5um；所述的有机银粉是乙酰酮银、甲基丙烯酸银、乙酸银、草酸银等有机银粉中一种或多种，所有有机银粉的中位粒径为1.0～3.0um。
具体的，本发明中所述的有机载体是乙基纤维素与松油醇的混合物；所述的玻璃粉由Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2七种混合氧化物熔炼而成；所述的有机溶剂由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇丁醚、油酸中一种或者多种组成。
第二方面，本发明还提供了一种晶硅太阳能电池片用背面银浆制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）配置有机载体：先将称取的松油醇添加到恒温反应釜中，再将称取的乙基纤维素逐渐添加到松油醇中，控制恒温反应釜温度75℃～85℃，搅拌速度混合搅拌，直到乙基纤维素完全溶解于松油醇中，得到有机载体；
（2）制备玻璃粉：称取原材料Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2用混料机混合均匀，然后放入刚玉坩埚，在高温熔炼炉中1100℃-1200℃熔融25min-35min，将熔融以后的玻璃液直接倒入去离子水中水淬，过滤后干燥、粉粹，将粉粹后的粉体球磨，最后烘干并过200目筛网即得玻璃粉；
（3）混料：称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料；
（4）辊轧：将步骤（3）得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆。
进一步的，本发明所述的混合物中乙基纤维素与松油醇的质量比例在15:85～20:80之间；所述玻璃粉的混合氧化物中各原材料质量比为：Bi2O3：SiO2：B2O3：TiO2：SnO2：TeO2：MnO2=19.3:7.2:42:3:5.3:6.7:16.5。
进一步的，本发明所述步骤（3）粉粹后的粉体在去离子水中用行星式球磨机球磨，球磨罐中配大中小质量比为3:4:3的氧化锆球球磨，球磨转速400r/min，球磨时间4h。
第三方面，本发明还提供了一种晶硅太阳能电池片用背面银浆使用方法，所述背面银浆印刷在N型晶硅电池片全铝背场的上面。
第四方面，本发明还提供了一种N型晶硅电池片，所述N型晶硅电池片背面印刷铝背场，铝背场远离N型晶硅电池片的一侧印刷晶硅太阳能电池片用背面银浆。
通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果:
本发明提供的一种晶硅太阳能电池片用背面银浆，将制备的背银浆料印刷在N型晶硅电池片全铝背场之上，用作背面电极。采用该种背面银浆以及本发明的印刷方式，所制造的电池片效率比常规印刷方式高，制造的N型晶硅电池片的光电转化效率高，常温拉力符合工艺要求，具体地Uoc、Isc、 Rsh、FF增高明显，Ncell升高约3.32%（绝对值），Rs有明显降低，且制造工艺简单，对产线要求低。
附图说明
图1为本发明中N型晶硅电池片背面银浆的印刷方式。
图2为本发明之前N型晶硅电池片背面银浆的常规印刷方式。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。
本发明提供一种晶硅太阳能电池片用背面银浆的制备方法，所述的背面银浆由下列的原料配制而成：金属填料63～73wt%，有机载体17～22wt%，玻璃粉2～10wt%，有机溶剂1～5wt%；
所述的金属填料由微米银粉、合金粉、有机银粉中一种或者多种组成。微米银粉的中位粒径（D50）为0.6～1.0um；合金粉是银铜、银镁、银锡、银铋、银镍、铜锰、铜镍、银锡铋、银锡铜等合金粉中一种或者多种，所有合金粉的中位粒径（D50）为1.0～2.5um；有机银粉是乙酰酮银、甲基丙烯酸银、乙酸银、草酸银等银粉中一种或多种，所有有机银粉的中位粒径（D50）为1.0～3.0um；
所述的有机载体是乙基纤维素与松油醇的混合物。制备过程是：控制混合物中乙基纤维素与松油醇的质量比例在15:85～20:80之间，先将称取的松油醇添加到恒温反应釜中，再将称取的乙基纤维素逐渐添加到松油醇中，控制恒温反应釜温度80℃，搅拌速度混合搅拌，直到乙基纤维素完全溶解于松油醇中，得到有机载体；
所述的玻璃粉由Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2七种混合氧化物熔炼而成。制备过程是：将七种混合氧化物Bi2O3：SiO2：B2O3：TiO2：SnO2：TeO2：MnO2=19.3:7.2:42:3:5.3:6.7:16.5的质量比称取原材料用混料机混合均匀，然后放入刚玉坩埚，在高温熔炼炉中1150℃熔融30min，将熔融以后的玻璃液直接倒入去离子水中水淬，过滤后干燥、粉粹，将粉粹后的粉体在去离子水中用行星式球磨机配大中小质量比为3:4:3的氧化锆球球磨（球磨转速400r/min，球磨时间4h），最后烘干、过200目筛网即得玻璃粉。
实施案例一
称取如上所述的63wt%的金属填料，其中微米银粉称取48wt%，合金粉称取9wt%，有机银粉称取6wt%；称取如上所述的有机载体22wt%；称取如上所述的玻璃粉10wt%；称取如上所述的有机溶剂5wt%；将称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料，最后将得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆W1。
实施案例二
称取如上所述的66wt%的金属填料，其中微米银粉称取51wt%，合金粉称取9wt%，有机银粉称取6wt%；称取如上所述的有机载体20wt%；称取如上所述的玻璃粉10wt%；称取如上所述的有机溶剂4wt%；将称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料，最后将得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆W2。
实施案例三
称取如上所述的69wt%的金属填料，其中微米银粉称取48wt%，合金粉称取12wt%，有机银粉称取9wt%；称取如上所述的有机载体18wt%；称取如上所述的玻璃粉10wt%；称取如上所述的有机溶剂3wt%；将称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料，最后将得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆W3。
实施案例四
称取如上所述的72wt%的金属填料，其中微米银粉称取51wt%，合金粉称取12wt%，有机银粉称取9wt%；称取如上所述的有机载体16wt%；称取如上所述的玻璃粉10wt%；称取如上所述的有机溶剂2wt%；将称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料，最后将得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆W4。
实施案例五
称取如上所述的75wt%的金属填料，其中微米银粉称取55wt%，合金粉称取20wt%；称取如上所述的有机载体15wt%；称取如上所述的玻璃粉5wt%；称取如上所述的有机溶剂5wt%；将称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料，最后将得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15um即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆W5。
将得到的背银浆料W1、W2、W3、W4、W5分别印刷于同一批次N型晶硅电池片背面，印刷方式如附图1；将市售的背银浆料W6也同时印刷于同一批N型晶硅电池片背面，印刷方式如附图2，将市售的背银浆料W7也同时印刷于同一批N型晶硅电池片背面，印刷方式如附图1。本发明采用的市售背银浆料上海大洲P67-61。
将加工好的电池片W1～W7在产线上测试光电转化性能和常温拉力，详细测试结果数据如附表1和附表2。
附表1
附表2
从上述数据可以看出，本发明的配方能够实现良好的协同效果，使得背面银浆的性能达到最优，具体的Uoc、Isc、 Rsh、FF和Ncell增高明显，Rs有明显降低，制造的N型晶硅电池片的光电转化效率高，常温拉力符合工艺要求，具体地且制造工艺简单，对产线要求低。有W5数据可知，本发明配方中各物质的量对背面银浆性能有着重大的影响。从W6和W7可以看出，本发明制备方法的改进使得性能得到明显提升。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
Claims (5)
1.一种晶硅太阳能电池片用背面银浆，其特征在于，所述的背面银浆由下列重量份比的原料配制而成：金属填料63份～73份，有机载体17份～22份，玻璃粉2份～10份，有机溶剂1份～5份；所述的金属填料由微米银粉、合金粉、有机银粉三种组成；
所述的微米银粉的中位粒径为0.6～1.0μm；所述的合金粉是银铜、银镁、银锡、银铋、银镍、铜锰、铜镍、银锡铋、银锡铜等合金粉中一种或者多种，所有合金粉的中位粒径为1.0～2.5μm；所述的有机银粉是乙酰酮银、甲基丙烯酸银、乙酸银、草酸银等有机银粉中一种或多种，所有有机银粉的中位粒径为1.0～3.0μm；
所述的有机载体是乙基纤维素与松油醇的混合物；所述的玻璃粉由Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2七种混合氧化物熔炼而成；所述的有机溶剂由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇丁醚、油酸中一种或者多种组成。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片用背面银浆制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）配置有机载体：先将称取的松油醇添加到恒温反应釜中，再将称取的乙基纤维素逐渐添加到松油醇中，控制恒温反应釜温度75℃～85℃，搅拌速度混合搅拌，直到乙基纤维素完全溶解于松油醇中，得到有机载体；
（2）制备玻璃粉：称取原材料Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2用混料机混合均匀，然后放入刚玉坩埚，在高温熔炼炉中1100℃-1200℃熔融25min-35min，将熔融以后的玻璃液直接倒入去离子水中水淬，过滤后干燥、粉粹，将粉粹后的粉体球磨，最后烘干并过200目筛网即得玻璃粉；
（3）混料：称取的金属填料、有机载体、玻璃粉、有机溶剂在混料机中预混，得到预混料；
（4）辊轧：将步骤（3）得到的预混料在三辊研磨机上辊轧至细度小于15μm即得到晶硅太阳能电池片用背面银浆；
所述的混合物中乙基纤维素与松油醇的质量比例在15:85～20:80之间；所述玻璃粉的混合氧化物中各原材料质量比为：Bi2O3、SiO2、B2O3、TiO2、SnO2、TeO2、MnO2=19.3:7.2:42:3:5.3:6.7:16.5。
3.根据权利要求2所述的一种晶硅太阳能电池片用背面银浆制备方法，其特征在于，所述步骤（3）粉粹后的粉体在去离子水中用行星式球磨机球磨，球磨罐中配大中小质量比为3:4:3的氧化锆球球磨，球磨转速400r/min，球磨时间4h。
4.权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池片用背面银浆使用方法，其特征在于，所述背面银浆印刷在N型晶硅电池片全铝背场的上面。
5.一种N型晶硅电池片，其特征在于，所述N型晶硅电池片背面印刷铝背场，铝背场远离N型晶硅电池片的一侧印刷权利要求1所述的晶硅太阳能电池片用背面银浆。
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