CN115862926A - 一种电极浆料及制备方法、光伏电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电极浆料及制备方法和光伏电池,涉及太阳能电池技术领域,以解决现有的电极浆料在电池制造过程中容易对硅基体造成刻蚀从而影响电池转换效率的问题。该电极浆料包括:银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉,玻璃材料含有氧化物,玻璃材料包裹钛粉。该制备方法用于制备该电极浆料,该光伏电池使用了该电极浆料。本发明提供的电极浆料及制备方法和光伏电池用于提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种电极浆料及制备方法、光伏电池。
背景技术
太阳能光电利用是近些年来发展最快的项目之一,硅是最理想的太阳能电池材料,为此,人们研制和开发了晶硅太阳能电池。虽然现在的产能、技术、产业链都更加成熟与完整,但实现的难度还是存在的,晶硅太阳能电池的转换效率提升就显得尤为重要。N型电池因其光衰减系数低,对金属杂质不敏感,温度系数低、弱光响应等优势,尤其隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact,Topcon)等电池新工艺新技术的引入,越来越受到人们和市场的青睐。
现有的Topcon电池正面所用导电浆料往往会加入玻璃粉,玻璃粉是银浆的主要成分之一,它可以通过调节银浆的性能,从而来影响太阳能电池的电学性能和光电转换效率。玻璃粉熔融后可以将银粉粘结,同时还能作为助烧剂降低烧结温度。正银浆料体系中的玻璃粉体系的氧化物有一定的腐蚀能力,能够熔化蚀刻硅基板上部的减反射层,使银粉与硅基板形成欧姆接触。然而由于玻璃粉中氧化物的存在,容易使用导电浆料刻蚀氮化硅减反射膜层时,出现过度刻蚀的情况,导致了Topcon电池的硅基体会被刻蚀,影响了电池的开压,降低了电池的转化效率。因此,解决上述问题至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电极浆料及制备方法、光伏电池,在电池制造过程中刻蚀氮化硅减反射膜层时,避免了对硅基体造成刻蚀,提高了光电转换效率。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种电极浆料,包括:银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉,所述玻璃材料含有氧化物,所述玻璃材料包裹所述钛粉。
与现有技术相比,第一方面,本发明提供的电极浆料具有以下优势:
本发明提供的电极浆料中,包括银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉。其中,由于玻璃材料含有氧化物,有一定的腐蚀能力,能够熔化蚀刻硅基板上部的减反射层,使银粉与硅基板形成欧姆接触。当玻璃材料包裹钛粉时,由于钛粉的金属活泼性强,使得玻璃材料中的氧化物可以与钛粉发生反应。从而可以在烧结电极浆料刻蚀减反射层时,减缓玻璃材料穿透减反射层的可能性,从而避免电极浆料对硅基体的过度刻蚀,还可以减少发射极出现缺陷的几率,继而减少了漏电,从而增大了电池的开路电压。本发明实施例的电极浆料中含有的钛粉还具有很强的抗氧化性能,因此,当玻璃材料包裹钛粉时,可以提高本发明实施例的电极浆料的抗氧化性能。
由上可见,本发明提供的电极浆料在电池片上形成电极栅线的过程中,可以降低减反射层被贯穿的可能性,从而避免了电极浆料对硅基体的过度刻蚀以及金属表面复合带来的发射极表面缺陷问题,继而减少了漏电,提高了光电转换效率。
第二方面,本发明还提供一种电极浆料的制备方法,包括:
利用玻璃材料包裹钛粉,得到预混物;
将树脂、溶剂和表面分散剂混合,并加入气相二氧化硅混合,得到有机载体;
将所述有机载体与银基导电材料、预混物、铝基导电材料以及金属添加剂混合,获得电极浆料。
与现有技术相比,本发明提供的光伏电池中的电极浆料的制备方法的有益效果与第一方面电极浆料的有益效果相同,此处不做赘述。
第三方面,本发明还提供一种光伏电池,所述光伏电池的表面具有栅线,所述栅线的材质为本发明提供的电极浆料。
与现有技术相比,本发明提供的光伏电池中的栅线的材质为本发明提供的电极浆料,因此有益效果与第一方面电极浆料的有益效果相同,此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,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为本发明实施例的电极浆料的制备流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
光伏电池行业属于光伏产业链的中游,由硅片通过清洗、制绒等步骤加工制成。光伏电池板在光照下产生电压和电流,进而实现光伏发电。根据原材料和电池制备技术的不同,光伏电池可分为P型电池和N型电池。P型硅片是在硅料中掺杂硼元素制成。N型硅片是在硅材料中掺杂磷元素制成。P型电池制备技术有传统的铝背场和PERC技术。N型电池制备技术较多,包括Practical Extraction and Report Language(PERT/PERL)、TOPCon、IBC和异质结(Heterojunction with Intrinsic Thinfilm,HJT)等。
N型电池转换效率高,有望替代P型电池成为未来光伏电池主流技术。理论上来说,N型电池优势明显,与传统的P型单晶电池和P型多晶电池相比,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、载流子寿命更长等优点。其电池工艺和效率提升明显加快,未来转换效率提升空间更大。根据光伏协会产业发展路线报告,N型高效电池2030年转换效率或超过25.5%,比P型电池高出1个百分点以上。随着国产化设备成本不断降低,且N型电池效率提升空间具备优势,对更高效电池的追求也成为市场的选择,有望成为下一代电池技术的发展方向。
光伏电池金属化是光伏电池制造中极为关键的一环,一款好的金属化浆料,对整个电池的效率与性能增益极大。对于现有的N型电池,电池正面所用导电浆料往往会加入玻璃粉,玻璃粉是银浆的主要成分之一,它可以通过调节银浆的性能,从而来影响太阳能电池的电学性能和光电转换效率。然而由于玻璃粉中氧化物的存在,容易使用导电浆料刻蚀氮化硅减反射膜层时,出现过度刻蚀的情况,导致了N型电池的硅基体会被刻蚀,影响了电池的开压,降低了电池的转化效率。
针对上述问题,本发明实施例提供一种光伏电池,光伏电池的表面具有栅线,栅线的材质为本发明实施例提供的电极浆料,以提供一种在电池制造过程中刻蚀氮化硅减反射膜层时,避免对硅基体造成刻蚀,提高光电转换效率的光伏电池。应理解,该光伏电池可以为Topcon电池、Interdigitated back contact(IBC)电池或异质结电池,也可以为其他光伏电池,此处不做详述。
本发明实施例提供的一种电极浆料,包括:银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉,玻璃材料含有氧化物,玻璃材料包裹所述钛粉。应理解,此处的包裹是指单颗钛粉或若干颗钛粉被玻璃粉包裹,所述铝基导电材料可以为铝粉、铝硅合金粉或其他铝合金材料的至少一种,此处不做限定。
本发明提供的电极浆料中,包括银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉。其中,由于玻璃材料含有氧化物,有一定的腐蚀能力,能够熔化蚀刻硅基板上部的减反射层,使银粉与硅基板形成欧姆接触。当玻璃材料包裹钛粉时,由于钛粉的金属活泼性强,使得玻璃材料中的氧化物可以与钛粉发生反应。从而可以在烧结电极浆料刻蚀减反射层时,减缓玻璃材料穿透减反射层的可能性,从而避免电极浆料对硅基体的过度刻蚀,还可以减少发射极出现缺陷的几率,继而减少了漏电,从而增大了电池的开路电压。本发明实施例的电极浆料中含有的钛粉还具有很强的抗氧化性能,因此,当玻璃材料包裹钛粉时,可以提高本发明实施例的电极浆料的抗氧化性能。
由上可见,本发明提供的电极浆料在电池片上形成电极栅线的过程中,可以降低减反射层被贯穿的可能性,从而避免了电极浆料对硅基体的过度刻蚀以及金属表面复合带来的发射极表面缺陷问题,继而减少了漏电,提高了光电转换效率。
在一种可实现的方式中,本发明实施例的有机载体包括树脂、有机溶剂、表面分散剂、和气相无机纳米材料,有机载体为液体,气相无机纳米材料均匀分散在有机载体内。
对于有机载体来说,其中,树脂包括乙基纤维素、醋酸丁酸纤维素、松香树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛酯中的一种或多种。有机溶剂可以包括松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇二丁醚、三丙二醇单甲醚、己二酸二异辛酯、二乙二醇丁醚、油酸、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯、三乙二醇丁醚、醇脂十二、醇脂十六的一种或多种。触变剂包括Thixatrol Max,Thixatrol Plus,Thixatrol ST和Disparlon6500中的一种或几种。表面活性剂与分散剂包括TDO、ED120、BYK111、KYC913,Solsperse8600中的一种或多种。
在一种可选方式中,以质量百分比计,上述有机载体可以含有1%~6%的乙基纤维素、1%~40%的聚乙烯醇缩丁醛酯、10%~70%的二乙二醇丁醚乙酸酯、10%~60%的三丙二醇单甲醚、5%~50%的二乙二醇二丁醚、0%~15%的三甘醇二异辛酸酯、3%~15%的己二酸二异辛酯、0%~30%的二乙二醇丁醚、0%~30%的松油醇、0%~10%的油酸、0%~20%的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、0%~20%的2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯、1%~10%的Thixatrol Max、0%~10%的氢化蓖麻油、0%~10%的TDO、0%~10%的ED120、0%~10%的BYK111和0%~10%的KYC913。
由上可见,本发明实施例的有机载体,由于有机载体时液体,可以将气相无机纳米材料均匀分散在有机载体内,从而可以使得有机载体均匀的将气相无机纳米材料包裹起来。应理解,气相无机纳米材料可以包括气相二氧化硅、气相氧化铝和气相二氧化钛中的至少一种,气相无机纳米材料占所述有机载体的质量比为1%~30%。因此,本发明实施例的气相无机纳米材料,由于能与聚合物形成氢键或某种其他结构的大比表面积的物质,具有强的触变性,能有效的提高线型的高宽比,当在树脂中加入气相无机纳米材料时,可以使得树脂胶液在静止时有较高的稠度,在外力作用下又变成低稠度流体的物质,使得有机载体达到所需要的黏度。
在此基础上,当本发明实施例的中加入含有气相无机纳米材料得有机载体时,有机载体可以与玻璃材料相互融合,由于气相无机纳米材料具有三维网状结构,能够有效的阻止液体的移动,减缓了玻璃材料的流动速度,从而减缓玻璃材料的掺杂速度,导致金属化重掺杂的能力减弱。由于掺杂速度越慢的情况下,掺杂浓度越低,则可以减缓玻璃材料穿透减反射层(如SiNx)的可能性,避免了电极浆料对硅基体的过度刻蚀,还可以减少发射极出现缺陷的几率,继而减少了漏电,从而增大了电池的开路电压。
在一种可选方式中,本发明实施例的电极浆料还包括铝基导电材料以及浆料添加剂,浆料添加剂包括含硅、镁、钛、锌、镓粉、铝、碲、石墨粉和石墨烯粉中的至少一种。例如:浆料添加剂可以包括硅粉,氧化硅粉,镁粉,氧化镁粉,氧化钛粉,氧化锌粉,氮化镓粉,氮化硅粉,氮化硼粉,氧化铝粉,碲粉,石墨粉或石墨烯粉中的至少一种。本发明实施例的浆料添加剂,由于沸点与银基导电材料以及玻璃粉不同,可以使得电极浆料在电池片上形成电极栅线的过程中,减缓电极浆料的刻蚀速度,从而避免了电极浆料对硅基体的过度刻蚀。
示例性的,本发明实施例的玻璃材料、有机载体、钛粉、银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂的质量比为(1~7):(2~28):(0.05~1):(80~92):(0.5~4):(0.05~3)。在该质量比范围下,本发明实施例通过使用少量的钛粉,即可使得玻璃材料中的氧化物与钛粉发生反应,从而避免在烧结电极浆料刻蚀减反射层时,玻璃材料中的氧化物对光伏电池硅基体的过度刻蚀的问题。
对于玻璃材料来说,其可以为PbO-B2O3-SiO2-Al2O3体系玻璃,PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO体系玻璃,V2O5-PbO体系玻璃,Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃,PbO-SiO2-Ti2O-ZnO体系玻璃,PbO-B2O3-SiO2-Fe2O3体系玻璃中的至少一种,也可以为其它体系玻璃,此处不做限定。
在一种可选方式中,本发明实施的电极浆料中,银基导电材料的平均粒径为0.5μm~5μm,铝基导电材料的粒径范围为0.5μm~5μm。铝基导电材料包括铝、铝合金中的至少一种,铝合金包括铝硅合金、铝铅合金、硼铝合金、镓铝合金和铟铝合金中的至少一种。本发明实施例提供的电极浆料中,通过控制银基导电材料的平均粒径为0.5μm~5μm,铝基导电材料的粒径范围为0.5μm~5μm,使得在电池上形成主栅时,避免了主栅栅线较窄时粒径较大的镀银玻璃材料容易堵网,无法正常印刷的问题。
对于铝基导电材料,其具体可以为铝粉或铝合金粉为金属铝粉,硼铝合金粉,铝硅合金粉,铝锌合金粉,镓铝合金粉,铟铝合金粉,2024铝合金粉,7075铝合金粉,7050铝合金粉,2219铝合金粉,6061铝合金粉中的至少一种。
对于银基导电材料来说,其可以为银粉、Ag-M合金粉、Ag-Cu-N合金粉中的任意一种或两种,其中M包括Al,Au,Ba,Bi,Ca,Cd,Ce,Co,Cr,Cu,Dy,Er,Eu,Fe,Ga,Gd,Ge,Ho,In,Ir,La,Lu,Mg,Mn,Mo,Nd,Ni,Pb,Pd,Pm,Pr,Pt,Re,Rh,Ru,Sb,Sc,Si,Sm,Sn,Sr,Tb,Te,Ti,Tm,Y,Yb,Zn,Zr中的一种或多种;其中N包括P,Zn,Ni,Pb,Sn中的一种或多种。
图1示出了本发明实施例提供的电极浆料的制备流程图,如图1所示,本发明还提供上述电极浆料的制备方法,包括:
步骤101:利用玻璃材料包裹钛粉,得到预混物。
例如:可以将玻璃材料的原料置于三维混合机中混合均匀,并将混合均匀的玻璃材料置于氧化铝坩埚中熔制,将熔制得到的玻璃材料进行淬灭,然后加入钛粉,使玻璃材料均匀包裹钛粉,得到预混物。当玻璃材料包裹钛粉时,由于钛粉的金属活泼性强,使得玻璃材料中的氧化物可以与钛粉发生反应。从而可以在烧结电极浆料刻蚀减反射层时,减缓玻璃材料穿透减反射层的可能性,从而避免电极浆料对硅基体的过度刻蚀,还可以减少发射极出现缺陷的几率,继而减少了漏电,从而增大了电池的开路电压。
步骤102:将树脂、有机溶剂以及表面分散剂混合,并加入气相无机纳米材料混合,得到有机载体。
例如:将有机溶剂以及表面分散剂混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入气相无机纳米材料,再加入树脂继续搅拌,将气相无机纳米材料搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
步骤103:将所述有机载体、所述预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合,获得电极浆料。
例如:将上述预混物、有机载体与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合搅拌,将搅拌好的混合物在三辊轧机上轧制,进一步分散均化,当三辊轧机的刮板细度达到所需要的细度时进行过滤,获得电极浆料。
在一种可选方式中,可以使用轧机对玻璃材料进行轧片处理,并采用粉碎机对轧制的玻璃片进行粉碎处理,然后采用震动筛分机对粉碎的玻璃粉进行筛分处理,再采用气流磨对筛分后的玻璃粉进行抛光打磨分级处理。其中,轧机可以为双辊轧机也可以为单辊轧机,粉碎机可以为机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机和低温粉碎机中的任意一种,震动筛分机可以采用固定筛分机或者活动筛分机,气流磨扁可以为平式气流磨、循环式气流磨、对喷式气流磨、靶式气流磨、流态化对喷式气流磨中的一种。
本发明提供的电极浆料由于玻璃材料含有氧化物,有一定的腐蚀能力,能够熔化蚀刻硅基板上部的减反射层,使银粉与硅基板形成欧姆接触。当玻璃材料包裹钛粉时,由于钛粉的金属活泼性强,使得玻璃材料中的氧化物可以与钛粉发生反应。从而可以在烧结电极浆料刻蚀减反射层时,减缓玻璃材料穿透减反射层的可能性,从而避免电极浆料对硅基体的过度刻蚀,还可以减少发射极出现缺陷的几率,继而减少了漏电,从而增大了电池的开路电压。本发明实施例的电极浆料中含有的钛粉还具有很强的抗氧化性能,因此,当玻璃材料包裹钛粉时,可以提高本发明实施例的电极浆料的抗氧化性能。
为了验证本发明实施例提供的电极浆料的效果,本发明实施例采用实施例与对比例对比的方式进行证明。
实施例一
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:80%的银基导电材料、0.5%的铝基导电材料、0.05%的钛粉、1%玻璃材料、2%有机载体和0.05%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的Pb3O4,17%的H3BO3,7%的ZnO,1%的SiO2混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%二乙二醇二丁醚,20%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相二氧化硅,5%的ED120,4%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例二
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:85%的银基导电材料、2%的铝基导电材料、0.07%的钛粉、3%玻璃材料、10%有机载体和1.2%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的Pb3O4,16%的H3BO3,7%的ZnO,1%的SiO2,1%的Al2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径在D50=0.5um~3um的玻璃粉体。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%二乙二醇二丁醚,18%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入16%的气相二氧化硅,5%的TDO,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂,2%ECN4树脂继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例三
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:90%的银基导电材料、3%的铝基导电材料、0.08%的钛粉、6%玻璃材料、20%有机载体和2%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的Pb3O4,15%的H3BO3,6%的ZnO,2%SiO2,2%V2O5混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径在D50=0.5um~3um的玻璃粉体。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%二乙二醇二丁醚,20%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相二氧化硅,5%的ED120,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂,2%ECN4树脂,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例四
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:92%的银基导电材料、4%的铝基导电材料、1%的钛粉、7%玻璃材料、28%有机载体和3%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的Pb3O4,17%的H3BO3,7%的ZnO,1%SiO2混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径在D50=0.5um~3um的玻璃粉体。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%三丙二醇单甲醚,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相二氧化硅,4%的ED120,5%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例五
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:80%的银基导电材料、0.5%的铝基导电材料、0.05%的钛粉、1%玻璃材料、2%有机载体和0.05%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,25%的V2O5混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将6%的乙基纤维素,30%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%二乙二醇二丁醚,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的ThixatrolMax混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相二氧化硅,5%的ED120,4%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例六
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:83%的银基导电材料、0.8%的铝基导电材料、0.06%的钛粉、2%玻璃材料、5%有机载体和0.1%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,20%的B2O3,2%的SiO2和3%的Al2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将3%的乙基纤维素,35%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%己二酸二异辛酯,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的ThixatrolMax混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入10%的气相二氧化硅,5%的气相二氧化钛,5%的ED120,4%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例七
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:85%的银基导电材料、0.8%的铝基导电材料、0.06%的钛粉、2%玻璃材料、5%有机载体和0.1%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,20%的B2O3,2%的SiO2和3%的Al2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将3%的乙基纤维素,35%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%己二酸二异辛酯,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的ThixatrolMax混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相二氧化钛,5%的ED120,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例八
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:87%的银基导电材料、0.9%的铝基导电材料、0.07%的钛粉、3%玻璃材料、5%有机载体和0.1%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,20%的B2O3,2%的SiO2和3%的Fe2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%己二酸二异辛酯,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入5%的气相二氧化钛,5%的气相二氧化硅,5%的气相氧化铝,5%的ED120,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例九
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:89%的银基导电材料、2%的铝基导电材料、0.07%的钛粉、3%玻璃材料、5%有机载体和0.1%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,20%的B2O3,2%的SiO2和3%的Fe2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%己二酸二异辛酯,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入10%的气相二氧化硅,5%的气相氧化铝,5%的ED120,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
实施例十
本发明实施例提供的电极浆料,按质量百分比计,包括:90%的银基导电材料、3%的铝基导电材料、0.09%的钛粉、5%玻璃材料、20%有机载体和2%的浆料添加剂。
本发明实施例提供的电极浆料的制备方法包括如下步骤:
第一步,制备玻璃材料:按质量百分比,将75%的PbO,20%的B2O3,2%的SiO2和3%的Fe2O3混合,高温熔制和淬火后,研磨得到粒径为D50=0.5um~3um的玻璃粉体,即玻璃材料。
第二步,制备预混物:向上述玻璃材料中加入钛粉,搅拌均匀,获得预混物。
第三步,制备有机载体:按质量百分比计,将40%的二乙二醇丁醚乙酸酯,10%己二酸二异辛酯,5%的三甘醇二异辛酸酯、20%松油醇,6%的Thixatrol Max混合并搅拌均匀,加热至80℃充分活化后加入15%的气相氧化铝,5%的ED120,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯树脂后,继续搅拌,将气相二氧化硅搅拌均匀并且树脂充分溶解后,静置冷却后得到有机载体。
第四步,制备电极浆料:将有机载体、预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合均匀,将混合好的银浆置于三辊轧机上分散研磨,制得的电极浆料。
第五步,对上述电极浆料进行测试:在N型电池片上印刷,并经730℃-780℃烧结后,采用Halm测试机测试IV。
对比例一
本发明对比例一采用外购市售银铝浆作为对比电极浆料,不含有本发明的钛粉和气相无机纳米材料。
本发明对实施例一至实施例四制备的电极浆料以及对比例的电极浆料的性能进行测试,首先,通过使用方阻一致的硅片,采用丝网印刷工艺将所制得的电极浆料和同一主栅银浆分别印刷电池正背面细栅和正背面主栅,背面采用同一款电极浆料单次印刷,通过烘干-烧结-冷却至室温,获得电池片。其次,采用IV测试仪对电池片进行IV电性能测试,实施例与对比例的测试结果如下表:
效率/% | 开压/V | 短路电流/A | 填充/% | 串联电阻/Ω | 并联电阻/Ω | |
实施例1 | 23.965 | 0.7048 | 13.822 | 81.21 | 0.00156 | 371.2 |
实施例2 | 23.998 | 0.7056 | 13.840 | 81.11 | 0.00158 | 414.0 |
实施例3 | 24.024 | 0.7047 | 13.833 | 81.35 | 0.00146 | 366.7 |
实施例4 | 23.963 | 0.7055 | 13.827 | 81.08 | 0.00145 | 534.3 |
对比例1 | 23.810 | 0.7007 | 13.803 | 81.26 | 0.00142 | 163.4 |
从上表可以看出,本发明实施例一至实施例五制备得到的电极浆料,通过丝网印刷后制得的电池相较于对比例一,其电池开压更高,光电转化效率更高。因此,本发明提供的电极浆料通过在电极浆料中加入钛粉、气相无机纳米材料以及浆料添加剂,在电池片上形成电极栅线的过程中,可以降低减反射层被贯穿的可能性,从而避免了电极浆料对硅基体的过度刻蚀以及金属表面复合带来的发射极表面缺陷问题,继而减少了漏电,提高了光电转换效率。。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电极浆料,其特征在于,包括:银基导电材料、玻璃材料、有机载体和钛粉,所述玻璃材料含有氧化物,所述玻璃材料包裹所述钛粉。
2.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述有机载体包括树脂、有机溶剂、表面分散剂和气相无机纳米材料,所述有机载体为液体,所述气相无机纳米材料均匀分散在所述有机载体内。
3.根据权利要求2所述的电极浆料,其特征在于,所述无机纳米材料包括气相二氧化硅、气相氧化铝和气相二氧化钛中的至少一种,以质量百分比计,所述气相无机纳米材料占所述有机载体的质量比为1%~30%。
4.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述电极浆料还包括铝基导电材料以及浆料添加剂。
5.根据权利要求4所述的电极浆料,其特征在于,所述浆料添加剂包括含硅、镁、钛、锌、镓粉、铝、碲、石墨粉和石墨烯粉中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的电极浆料,其特征在于,所述玻璃材料、有机载体、钛粉、银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂的质量比为(1~7):(2~28):(0.05~1):(80~92):(0.5~4):(0.05~3)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电极浆料,其特征在于,所述玻璃材料为PbO-B2O3-SiO2-Al2O3体系玻璃,PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-ZnO体系玻璃,V2O5-PbO体系玻璃,Bi2O3-B2O3-SiO2体系玻璃,PbO-SiO2-Ti2O-ZnO体系玻璃,PbO-B2O3-SiO2-Fe2O3体系玻璃中的至少一种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的电极浆料,其特征在于,所述银基导电材料的平均粒径为0.5μm~5μm,所述铝基导电材料的粒径范围为0.5μm~5μm;
所述铝基导电材料包括铝、铝合金中的至少一种;
所述铝合金包括铝硅合金、铝铅合金、硼铝合金、镓铝合金和铟铝合金中的至少一种。
9.一种权利要求1~8任一项所述的电极浆料的制备方法,其特征在于,包括:
利用玻璃材料包裹钛粉,得到预混物;
将树脂、有机溶剂以及表面分散剂混合,并加入气相无机纳米材料混合,得到有机载体;
将所述有机载体、所述预混物与银基导电材料、铝基导电材料以及浆料添加剂混合,获得电极浆料。
10.一种光伏电池,其特征在于,所述光伏电池的表面具有栅线,所述栅线的材质为权利要求1~8任一项所述的电极浆料。
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