CN116543948B - N型TOPCon太阳能电池用银铝浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于光伏技术领域，提供一种N型TOPCon太阳能电池用银铝浆及制备方法。以质量百分含量计，该银铝浆包含银粉55%～75%、银包铜粉10%～30%、铝粉1%～4%、玻璃粉1%～10%、有机载体一3%～10%、有机载体二2%～5%、助剂0.2%～3%，余量为溶剂；银粉的中值粒径为1.0~3.0μm；银包铜粉的中值粒径为1.0~3.0μm、银包铜粉的银含量为10%~30%；铝粉的中值粒径为1.0~3.0μm。采用本申请的银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池，光电转化效率降低不到0.2%，而成本却可大幅度降低。
Description
技术领域
本申请属于光伏技术领域，特别涉及一种N型TOPCon太阳能电池用银铝浆及其制备方法。
背景技术
太阳能电池领域经过几十年的发展，技术改进速度越来越快，提效降本、发展廉价新能源，实现太阳能发电平价入网，是太阳能电池技术领域一直追寻的目标。目前N型晶硅电池特别是TOPCon电池逐渐成为市场主流之一，主要因为其具有少子寿命高、光致衰减小等优势，这些优势意味着N型TOPCon太阳能电池具有发电量高和稳定性强等特点。N型TOPCon电池正面发射极采用银铝浆料，其一是以铝粉代替银粉可以降低成本，其二是三价铝的引入可以在一定程度上起到掺杂的作用，提升电池性能表现。因此，银铝浆对于TOPCon电池的性能具有重要影响。然而，虽然N型TOPCon电池的理论转换效率比PERC电池更高，但成本却也高于PERC电池。而银铝浆在TOPCon电池成本中占比相对较高，所以银铝浆的生产成本也直接决定了TOPCon电池的成本。
发明内容
本申请的目的在于针对TOPCon电池的降本需求，提供一种N型TOPCon太阳能电池用银铝浆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本申请的第一方面提供了一种N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，以质量百分含量计，该银铝浆包含：银粉55%～75%、银包铜粉10%～30%、铝粉1%～4%、玻璃粉1%～10%、有机载体一3%～10%、有机载体二2%～5%、助剂0.2%～3%，余量为溶剂；其中，所述银粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm；所述银包铜粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm、所述银包铜粉的银含量（银在银包铜粉中的质量百分含量）为10%~30%；所述铝粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm。
相对于现有技术而言，本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆可在保持N型TOPCon太阳能电池光电转化效率基本不受影响的前提下实现显著降本。具体来说，本申请在N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中使用银包铜粉部分代替银粉，并使银铝浆中银粉、银包铜粉、铝粉的质量百分含量及中值粒径在特定范围内，促进浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻。采用本申请的银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池，其光电转化效率相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池仅降低不到0.2%，而成本却可以降低10%~25%。
可选地，本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中，所述银粉的质量百分含量为60%～65%、所述银包铜粉的质量百分含量为20%~25%；所述银粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm；所述银包铜粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm、所述银包铜粉的银含量为15%~20%。由于银包铜粉和银粉的含量配比以及银铝浆中银粉、银包铜粉和铝粉的粒径在较优范围，采用上述银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池，光电转化效率降低仅不到0.1%，而降本幅度仍能保证在20%以上，更显著地实现了降本保效。
可选地，本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中，所述银包铜粉的比表面积为0.2~0.9m2/g。可选地，本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中，所述银包铜粉的振实密度为4.0~6.6g/cm3。在本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中，由于银包铜粉和银粉的含量配比以及银铝浆中银粉、银包铜粉和铝粉的中值粒径在较优范围，具有较佳的比表面积和振实密度，从而有利于浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金。
可选地，本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中，所述有机载体一以质量百分含量计包含：树脂5%~20%、有机溶剂80%~95%；所述有机载体二以质量百分含量计包含：触变剂5%~20%、有机溶剂80%~95%。
进一步可选地，所述树脂选自乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸丁酸纤维素、松香树脂、聚酯树脂和热塑性树脂中的至少一种；所述触变剂选自聚酰胺蜡和氢化蓖麻油中的至少一种；所述有机溶剂选自丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚、醇酯十二、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和尼龙酸甲酯中的至少一种；所述助剂包括表面活性剂、分散剂、有机硅油、油酸和多功能硅烷偶联剂中的至少一种。
本申请的第二方面提供了第一方面所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备方法，包括如下步骤：S1：取树脂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体一；S2：取触变剂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体二；S3：将所述有机载体一、所述有机载体二与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉、助剂和溶剂混合均匀并研磨，得到所述N型TOPCon太阳能电池用银铝浆。
在本申请提供的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备方法中，采取了先分别制备有机载体一和有机载体二，然后将有机载体一、有机载体二与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉和助剂混合并研磨，得到N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的方式，提高了制备过程中对有机载体制备质量和均匀度的可控性，保证了浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉更均匀地混合，在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻和光电转化效率。
附图说明
图1为根据本申请实施方式的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚理解本发明的目的、特点和优势，下面对本发明的实施方式进行详细描述。所用材料未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而非对本发明及其应用的限制。
根据本申请的第一方面，本申请的实施方式提供一种N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，以质量百分含量计，该银铝浆包含：银粉55%～75%、银包铜粉10%～30%、铝粉1%～4%、玻璃粉1%～10%、有机载体一3%～10%、有机载体二2%～5%、助剂0.2%～3%，余量为溶剂；其中，所述银粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm；所述银包铜粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm、所述银包铜粉的银含量（银在银包铜粉中的质量百分含量）为10%~30%；所述铝粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm。
N型TOPCon太阳能电池正面发射极采用银铝浆料制备，一方面，银铝浆对于TOPCon电池的性能表现具有重要影响；另一方面，银铝浆在TOPCon电池成本中占比相对较高，所以银铝浆的制备成本也直接决定了TOPCon电池成本。本申请提供的技术方案在保持N型TOPCon太阳能电池光电转化效率基本不受影响的前提下，对N型TOPCon太阳能电池的银铝浆实现显著降本。具体来说，本申请在N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中使用银包铜粉部分代替银粉，并使银铝浆中银粉、银包铜粉、铝粉的质量百分含量以及中值粒径在特定范围内，有利于浆料中的银粉、银包铜粉、铝粉在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻和有效提高的光电转化效率。采用本申请的银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池，其光电转化效率相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池仅低不到0.2%，而成本却可以降低10%~25%。
本申请的实施方式中，银粉、银包铜粉、铝粉的形态可以为各种，例如，球状的银粉、银包铜粉和铝粉或片状的银粉、银包铜粉和铝粉等。
在本申请的部分实施方式中，所述银粉的质量百分含量为60～65%、所述银包铜粉的质量百分含量为20~25%；所述银粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm；所述银包铜粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm、所述银包铜粉的银含量为15%~20%；可在保证光电转化效率的降低不到0.1%的前提下，使降本幅度达到20%以上，更好地实现降本保效。
在本申请的部分实施方式中，所述银包铜粉的比表面积为0.2~0.9m2/g，振实密度为4.0~6.6g/cm3。银包铜粉的比表面积和振实密度受到银包铜粉的中值粒径和银含量等因素的共同影响，所述银包铜粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm、所述银包铜粉的银含量为10%~30%，银包铜粉的比表面积为0.2~0.9m2/g，振实密度为4.0~6.6g/cm3时，在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻和较高的光电转化效率。
在本申请的部分实施方式中，所述有机载体一以质量百分含量计包含：树脂5%~20%、有机溶剂80%~95%；所述有机载体二以质量百分含量计包含：触变剂5%~20%、有机溶剂80%~95%。
在本申请的部分实施方式中，所述树脂选自乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸丁酸纤维素、松香树脂、聚酯树脂和热塑性树脂中的至少一种。
在本申请的部分实施方式中，所述触变剂选自聚酰胺蜡和氢化蓖麻油中的至少一种。
在本申请的部分实施方式中，所述有机溶剂选自丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚、醇酯十二、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和尼龙酸甲酯中的至少一种。
在本申请的部分实施方式中，所述助剂包括表面活性剂、分散剂、有机硅油、油酸和多功能硅烷偶联剂中的至少一种。
根据本申请的第二方面，本申请的实施方式还提供所述N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备方法。图1为本申请的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备流程图，具体来说，包括如下步骤：S1：取树脂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体一；S2：取触变剂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体二；S3：将所述有机载体一、所述有机载体二与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉、助剂和溶剂混合均匀并研磨，得到所述N型TOPCon太阳能电池用银铝浆。
在本发明的实施方式中，先分别制备有机载体一和有机载体二，再将有机载体一、有机载体二与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉和助剂混合均匀并研磨，得到N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，提高了制备过程中对有机载体制备质量和均匀度的可控性，保证了浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉更均匀地混合，在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻和较高的光电转化效率。
以下结合具体实施例进一步说明本申请的优势。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。除非特别规定，本说明书中涉及的各种参数具有本领域公知的通用含义，可以按本领域公知的方法进行测量。例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试。另外，各种优选实施例中给出的各种不同参数的优选范围和选项可以进行任意组合，由此得到的各种组合都视为在本申请的公开范围之内。
实施例1
（1）制备有机载体一：以质量百分含量计，取乙基纤维素10%（树脂）、丙烯酸树脂5%（树脂）、丁基卡必醇30%（有机溶剂）、柠檬酸三丁酯40%（有机溶剂）、尼龙酸甲酯15%（有机溶剂），使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在70℃温度下恒温溶解2小时，冷却，得到均一的有机载体一；
（2）制备有机载体二：以质量百分含量计，取聚酰胺蜡PLUS 20%（触变剂）、丁基卡必醇80%（有机溶剂），使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在80℃温度下恒温溶解2小时，得到均一的有机载体二；
（3）将制备好的机载体一和有机载体二，与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉和表面活性剂TDO（助剂）和溶剂在行星式搅拌机里混合均匀，再通过三辊研磨机研磨6-8次至浆料细度在7μm以下，得到银铝浆。
（4）制备N型TOPCon-SE结构太阳能电池：对电池蓝膜片分步印刷背面主栅、背面细栅、正面主栅后，将所得电池片进行均匀分片，避免片源不稳定干扰试验结果，将均匀分组的电池片通过丝网印刷制备好的银铝浆，经过烧结退火一体炉进行烧结及光注入，通过HALM IV测试仪进行电性能检测。
实施例2~实施例5
实施例2~实施例5与实施例1基本相同，区别仅在于步骤（3）中银粉、银包铜粉的质量百分含量和中值粒径不同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，银铝浆中未使用银包铜粉替代部分银粉。
对比例2~对比例5
对比例2~对比例5与实施例1基本相同，区别仅在于步骤（3）中银粉、银包铜粉的质量百分含量和中值粒径不同。
实施例与对比例的性能检测
一、对实施例1~实施例5、对比例1~对比例5的太阳能电池进行成本计算。
二、对实施例1~实施例5、对比例1~对比例5的太阳能电池，使用HALM IV测试仪进行电性能检测，记录串联电阻和光电转化效率检测结果；
上述各实施例和对比例的参数、性能检测结果和降本结果如表1所示。
表1
实施例1~实施例5在N型TOPCon太阳能电池用银铝浆中使用银包铜粉部分代替银粉，并使银铝浆中银粉、银包铜粉、铝粉的质量百分含量以及中值粒径满足：银粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm；银包铜粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm、银包铜粉的银含量为10%~30%，从而使得银包铜粉的比表面积为0.2~0.9m2/g，振实密度为4.0~6.6g/cm3，有利于浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉一起，在发射极表面更好地形成Ag-Al-Si合金，使TOPCon电池具有良好的串联电阻和较高的光电转化效率。从表1的参数及检测结果可知：相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池（对比例1），实施例1~实施例5的N型TOPCon太阳能电池的光电转化效率仅降低不到0.2%，而成本却降低10%~25%，以较低的成本实现了较高的光电转化效率。
其中，实施例4和实施例5的银铝浆中，银粉的质量百分含量为60%～65%、银包铜粉的质量百分含量为20%~25%；且银粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm；银包铜粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm、银包铜粉的银含量为15%~20%；银包铜粉和银粉的含量配比以及银铝浆中银粉、银包铜粉和铝粉的粒径在较优范围，实施例4和实施例5的N型TOPCon太阳能电池相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池（对比例1），光电转化效率的降低仅不到0.1%，而降本幅度仍能保证在20%以上，更显著地实现了降本保效。
对比例2~对比例5中，银粉或银包铜粉的中值粒径过大或过小、银粉或银包铜粉的质量百分含量配比不合理，导致银包铜粉的比表面积和振实密度也偏离了本发明的限定范围，不利于浆料中的银粉、银包铜粉与铝粉在发射极表面较好地形成Ag-Al-Si合金，不利于实现降本与保效之间的平衡。
其中，对比例2~对比例4的N型TOPCon太阳能电池相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池（对比例1），虽然达到了降本的目的，但光电转化效率的降低率超过了1%；而对比例5的N型TOPCon太阳能电池相比于采用纯银粉银铝浆制备发射极的N型TOPCon太阳能电池（对比例1），虽然光电转化效率的降低率不大，但并未有效实现降本的目的。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1. N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，以质量百分含量计包含：银粉60%～65%、银包铜粉20%~25%、铝粉1%～4%、玻璃粉1%～10%、有机载体一3%～10%、有机载体二2%～5%、助剂0.2%～3%，余量为溶剂；其中，所述银粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm；所述银包铜粉的中值粒径D50为1.5~1.8μm、所述银包铜粉的银含量为15%~20%、所述银包铜粉的比表面积为0.2~0.9m2/g；所述铝粉的中值粒径D50为1.0~3.0μm；所述有机载体一以质量百分含量计包含：树脂5%~20%、有机溶剂80%~95%；所述有机载体二以质量百分含量计包含：触变剂5%~20%、有机溶剂80%~95%。
2.根据权利要求1所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，所述银包铜粉的振实密度为4.0~6.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，所述树脂选自乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸丁酸纤维素、松香树脂、聚酯树脂和热塑性树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，所述触变剂选自聚酰胺蜡和氢化蓖麻油中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，所述有机溶剂选自丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚、醇酯十二、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二辛酯、尼龙酸甲酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆，其特征在于，所述助剂包括表面活性剂、分散剂、有机硅油、油酸和多功能硅烷偶联剂中的至少一种。
7.权利要求1至6中任一项所述的N型TOPCon太阳能电池用银铝浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：取树脂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体一；S2：取触变剂及有机溶剂，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，在65~125℃下恒温溶解，冷却后过滤得到有机载体二；S3：将所述有机载体一、所述有机载体二与银粉、银包铜粉、铝粉、玻璃粉、助剂和溶剂混合均匀并研磨，得到所述N型TOPCon太阳能电池用银铝浆。
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