CN115910425A - 一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆及其制备方法，所述正面银铝浆由以下重量份的原料组成：微米级银粉70‑80wt％、纳米级银粉3‑15wt％、玻璃粉3‑7wt％、有机载体6‑10wt％、铝粉0.5‑5wt％及增强剂0.01‑0.5wt％。本发明的浆料分散均匀性好，烧结温度低，可有效提高电性能。

Description

一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆及其制备方法

技术领域：

本发明属于太阳能电池表面银浆技术领域，特别涉及一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆及其制备方法。

背景技术：

随着太阳能电池研究的不断进步与深入，涌现出了多种不同结构的高效太阳能电池，如PERC、IBC、HJT、TOPCon等。其中N型硅片中TOPCon电池是一个主要发展方向，N型TOPCon太阳能电池主要是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成钝化接触结构，该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，可极大地降低金属接触复合电流，提升电池的开路电压和短路电流。

TOPCon电池的正面非同与常规N型电池。常规N型电池一般是采用SiNx：SiO₂的同质膜进行钝化的，钝化效果有限；而TOPCon电池主要是采用SiNx：Al₂O₃的异质膜叠层钝化，这种结构的钝化效果和减反射性能都优于同质膜钝化。目前关于TOPCon电池用正面浆料的介绍不多，基本都是适用于N型电池，而且针对TOPCon这一结构适用的正面浆料也鲜见报道。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆及其制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，由以下重量份的原料组成：微米级银粉70-80wt％、纳米级银粉3-15wt％、玻璃粉3-7wt％、有机载体6-10wt％、铝粉0.5-5wt％及增强剂0.01-0.5wt％。

进一步的，作为优选，所述微米级银粉为球形银粉，平均粒径为1-2μm，D50为1-2μm，D90为1-5μm，振实密度为5-6g/m³。

进一步的，作为优选，所述纳米级银粉为球形银粉，平均粒径为0.1-0.5μm，D50为0.1-0.3μm，D90为0.5-1μm，振实密度为4-6g/m³。

进一步的，作为优选，所述玻璃粉由氧化铅、氧化硼、氧化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钡、氧化镁、氧化铋、氧化铈、氧化钛、二氧化钛、氧化铜、氧化碲、氧化钙、氧化铬、氧化锡、碳酸钠、碳酸锂中的一种或一种以上原料构成。

进一步的，作为优选，所述玻璃粉的粒径D50为0.2-1μm，软化点在400-600℃之间。

进一步的，作为优选，所述玻璃粉由以下重量份的原料组成：氧化硼2-15wt％、氧化铅45-70wt％、碳酸锂0-10wt％、氧化锌2-15wt％、氧化钛0-10wt％，氧化硅0-8wt％，氧化铝0-1wt％，氧化铋0-30wt％，碳酸钠0-10wt％，氧化镁0-4wt％、氧化钡含量0-20wt％、氧化铜含量0-30wt％、氧化碲含量0-40wt％、氧化钙含量0-3wt％、氧化铬含量0-5wt％、氧化锡含量0-5wt％、氧化铈含量0-5wt％。

进一步的，作为优选，所述有机载体由由纤维素树脂、溶剂、触变剂、分散剂和添加剂组成。

其中，纤维素树脂可以为乙基羟乙基纤维素、硝化纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或几种的组合；

溶剂可以为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯、DBE、石油醚和松节油中的一种或几种的组合；

触变剂可以是聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或多种的组合；

分散剂可以为单烷基脂肪酸酯型、油酸、硬脂酸、聚乙二醇、牛油基丙烯二胺油酸脂、己二酸二甲酯、磷酸三酯中的一种或多种的组合。

进一步的，作为优选，所述铝粉的平均粒径为1-3μm，表面氧含量在0.4-0.8％之间。

进一步的，作为优选，所述增强剂为铝的有机化合物，具体为乙氧基铝、叔丁氧基铝、异丙氧基铝、三(乙基乙酰乙酸根合)铝(III)、双(2-乙基己酸)羟基铝、三(三氟-2,4-戊二酮酰)铝(III)、一缩二乙二醇与乙酰乙酸乙酯基异丙氧基铝的一种或一种以上的组合。

一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将微米级银粉、纳米级银粉、玻璃粉、有机载体、铝粉、增强剂混合，搅拌均匀；

步骤二：将上述混合物料研磨1h-3h后过滤得到细度≤7μm、粘度为30Pa·S-100Pa·S的正面银铝浆。

进一步的，作为优选，有机载体的制备方法如下：在60-90℃的条件下降纤维素树脂溶解于溶剂中，并加入触变剂、分散剂及其他添加剂，搅拌均匀后过滤即可得到有机载体。

本发明中，N型TOPCon太阳能电池为单晶N型TOPCon太阳能电池或多晶N型TOPCon太阳能电池，可通过以下方法获得：

通过制绒、B扩散、背面抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积超薄氧化层和多晶硅层、正面沉积Al₂O₃和SiNx层，得到N型TOPCon太阳能电池硅片；

在上述硅片背光面采用丝网印刷的方式印刷背面银浆，烘干后硅片正面用丝网印刷正面银浆，入隧道炉在150℃-200℃烘干，并进行升温烧结(升温至600℃-800℃烧结，峰值烧结时间为1s-3s)，得到N型TOPCon太阳能电池；

其中，背面银料均为本领域常规导电银浆，没有特殊限定，正面浆料为本发明的正面浆料。

与现有技术相比，本发明的一个方面具有如下有益效果：

(1)本发明采用两种银粉的混合粉末作为导电材料，可提高银粉的烧结活性，降低烧结温度，具有较好的填充性和电流通过性，可提高浆料的电性能；

(2)在玻璃粉中加入一定量的氧化铈，银在CeO₂的玻璃粉中溶解度高，会产生大量的银胶粒，可提高电性能；

(3)采用铝的有机化合物作为增强剂，铝粉表面比较容易氧化，因此在浆料中存在分散的问题，而铝的有机化合物在有机载体中分散比较均匀，可提高浆料的分散均匀性，且铝粉在烧结过程中容易出现铝钉刺，铝钉刺会导致开路电压下降，烧结温度越高，下降越多，而加入铝的有机化合物后，可以减少铝钉刺出现的概率。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

实施例1：

按以下原料制备玻璃粉：氧化铅72.7wt％、氧化硼7.8wt％、氧化硅2.6wt％、氧化铝0.5wt％、氧化锌8wt％、氧化钛2wt％、碳酸锂3wt％、氧化铬1.4wt％、氧化铈2wt％，将上述原料经过熔融、淬冷、研磨、水洗工艺后得到复合玻璃粉；

按以下原料制备有机载体：溶剂75wt％、纤维素树脂10wt％、分散剂4wt％、触变剂8wt％、添加剂3wt％，将上述物料混合均匀并过滤后得到有机载体，其中溶剂由松油醇15wt％、丁基卡必醇15wt％、丙二醇甲醚醋酸酯10wt％、乙二醇乙醚13wt％、DBE 22wt％组成，纤维素树脂采用乙基纤维素，分散剂采用司班85，触变剂采用聚酰胺蜡，添加剂采用苯甲醇；

一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，由以下重量份的原料组成：

将上述原料搅拌均匀后转至三辊机研磨1-3小时，细度≤7μm，粘度控制在30Pa·S-100Pa·S，得到正面浆料。

实施例2：

玻璃粉和有机载体与实施例1相同，不同的是正面银铝浆，由以下重量份的原料组成：

将上述原料搅拌均匀后转至三辊机研磨1-3小时，细度≤7μm，粘度控制在30Pa·S-100Pa·S，得到正面浆料。

实施例3：

玻璃粉和有机载体与实施例1相同，不同的是正面银铝浆，由以下重量份的原料组成：

将上述原料搅拌均匀后转至三辊机研磨1-3小时，细度≤7μm，粘度控制在30Pa·S-100Pa·S，得到正面浆料。

对比实施例：

N型TOPCon太阳能电池可以通过以下方法获得：

通过制绒、B扩散、背面抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积超薄氧化层和多晶硅层、正面沉积Al2O3和SiNx层，得到N型TOPCon太阳能电池硅片；

在上述硅片背光面采用丝网印刷的方式印刷背面银浆，烘干后硅片正面用丝网印刷正面银浆，入隧道炉在150℃-200℃烘干，并进行升温烧结(升温至600℃-800℃烧结，峰值烧结时间为1s-3s)，得到N型TOPCon太阳能电池。

其中，背面银料均为本领域常规导电银浆，没有特殊限定；正面浆料为本发明实施例1-实施例3的正面浆料。

将上述太阳能电池进行性能测试，测试结果如下表所示：

其中太阳能电池片电性能测试时使用太阳能模拟电效率测试仪，在标准条件下测试(AM1.5，1000W/m2，25℃)。

从上表可以看出，实施例1使用本发明的正面浆料，开压、电流都有增益；实施例2中，效率提升0.05％，开压增益3.2mV，电流增益16.9mA；实施例3中，效率提升0.1％，开压增益5.2mV，电流增益46.9mA。三款正面浆料增益都符合预期。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，由以下重量份的原料组成：微米级银粉70-80wt％、纳米级银粉3-15wt％、玻璃粉3-7wt％、有机载体6-10wt％、铝粉0.5-5wt％及增强剂0.01-0.5wt％。

2.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述微米级银粉为球形银粉，平均粒径为1-2μm，D50为1-2μm，D90为1-5μm，振实密度为5-6g/m³。

3.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述纳米级银粉为球形银粉，平均粒径为0.1-0.5μm，D50为0.1-0.3μm，D90为0.5-1μm，振实密度为4-6g/m³。

4.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述玻璃粉由氧化铅、氧化硼、氧化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钡、氧化镁、氧化铋、氧化铈、氧化钛、二氧化钛、氧化铜、氧化碲、氧化钙、氧化铬、氧化锡、碳酸钠、碳酸锂中的一种或一种以上原料构成。

5.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述玻璃粉的粒径D50为0.2-1μm，软化点在400-600℃之间。

6.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述玻璃粉由以下重量份的原料组成：氧化硼2-15wt％、氧化铅45-70wt％、碳酸锂0-10wt％、氧化锌2-15wt％、氧化钛0-10wt％，氧化硅0-8wt％，氧化铝0-1wt％，氧化铋0-30wt％，碳酸钠0-10wt％，氧化镁0-4wt％、氧化钡含量0-20wt％、氧化铜含量0-30wt％、氧化碲含量0-40wt％、氧化钙含量0-3wt％、氧化铬含量0-5wt％、氧化锡含量0-5wt％、氧化铈含量0-5wt％。

7.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述有机载体由纤维素树脂、溶剂、触变剂、分散剂和添加剂组成。

8.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述铝粉的平均粒径为1-3μm，表面氧含量在0.4-0.8％之间。

9.根据权利要求1所述的一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆，其特征在于，所述增强剂为铝的有机化合物，具体为乙氧基铝、叔丁氧基铝、异丙氧基铝、三(乙基乙酰乙酸根合)铝(III)、双(2-乙基己酸)羟基铝、三(三氟-2,4-戊二酮酰)铝(III)、一缩二乙二醇与乙酰乙酸乙酯基异丙氧基铝的一种或一种以上的组合。

10.一种用于N型TOPCon太阳能电池的正面银铝浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将微米级银粉、纳米级银粉、玻璃粉、有机载体、铝粉、增强剂混合，搅拌均匀；

步骤二：将上述混合物料研磨1h-3h后过滤得到细度≤7μm、粘度为30Pa·S-100Pa·S的正面银铝浆。