CN116580897B - 一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，属于太阳能电池技术领域。该方法为将玻璃粉原料和磷酸盐化合物混合均匀，高温煅烧，淬冷，粉碎得到掺混玻璃粉一；或将玻璃粉原料和第一磷酸盐化合物混合均匀，在第一高温下煅烧，淬冷，粉碎得到第一掺混玻璃粉；将玻璃粉原料和第二磷酸盐化合物混合均匀，在第二高温下煅烧，淬冷，粉碎得到第二掺混玻璃粉；将第一和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二；随后将微米级银粉、微米级铝粉、氟磷酸盐粉末、掺混玻璃粉和有机载体混合均匀，再经研磨后，消泡过滤，即得；所述掺混玻璃粉包括掺混玻璃粉一或掺混玻璃粉二。该方法解决了现有太阳能电池银铝浆存在电阻较大、光电转化效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法。
背景技术
隧穿氧化层钝化接触电池技术相对于异质结电池技术，具有成本低、与PERC电池工艺传承性好等优点，将会是未来几年太阳能电池技术的主流。隧穿氧化层钝化接触电池正面金属化所用导电浆料与传统正面银浆在接触机理上有很大不同，它是以银铝浆为主，与硅层形成欧姆接触，银铝浆中的金属铝容易在界面处形成铝刺，对电池的开路电压产生负面影响。
目前改善隧穿氧化层钝化接触电池银铝浆接触问题的方法主要为调整银铝浆玻璃粉配方，使玻璃能更好地浸润铝颗粒和硅层。但由于玻璃粉的调整，导致体电阻增加，从而导致电池效率的降低。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，解决了现有太阳能电池银铝浆存在电阻较大、光电转化效率低的问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，包括如下步骤：
（1）作为本发明的第一种技术方案，将玻璃粉原料和磷酸盐化合物混合均匀，高温煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到掺混玻璃粉一；
或者，作为本发明的第二种技术方案，也可将玻璃粉原料和第一磷酸盐化合物混合均匀，在第一高温下煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到第一掺混玻璃粉；将玻璃粉原料和第二磷酸盐化合物混合均匀，在第二高温下煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到第二掺混玻璃粉；将所述第一掺混玻璃粉和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二。
无论是第一种技术方案还是第二种技术方案，在玻璃粉中引入磷酸盐化合物，可以实现玻璃助熔、降低共融温度的同时，还能够降低体系的体电阻。
进一步地，按照重量份，所述玻璃粉原料包括65~75份的Bi2O3、10~15份的SiO2、8~12份的B2O3、3~5份的ZnO和1~3份的Co2O3。
优选地，所述掺混玻璃粉一或所述掺混玻璃粉二的粒径为0.8~2.5微米。
在所述第一种技术方案中，进一步地，所述磷酸盐化合物包括Cu3(PO4)2、Li3PO4、Mg3(PO4)2、Na3PO4或AlPO4中的一种或几种；所述磷酸盐化合物与所述玻璃粉原料的重量比为(1~3):(97~99)。
进一步地，所述高温煅烧为在900~1000℃下煅烧20~60min。
在所述第二种技术方案中，进一步地，所述第一磷酸盐化合物包括Cu3(PO4)2、Mg3(PO4)2、Na3PO4或Li3PO4中的一种或几种，所述第二磷酸盐化合物包括AlPO4。
进一步地，所述第一磷酸盐化合物、第二磷酸盐化合物与所述玻璃粉原料的重量比为(1~1.5):(1~1.5):(97~99)。
进一步地，所述第一高温为930~1000℃下煅烧20~60min；所述第二高温为900~960℃下煅烧20~60min。
（2）将微米级银粉、微米级铝粉、氟磷酸盐粉末、掺混玻璃粉和有机载体混合均匀，再经研磨后，消泡过滤，即得太阳能电池正面银铝浆。
进一步地，所述掺混玻璃粉包括掺混玻璃粉一或掺混玻璃粉二。
进一步地，所述氟磷酸盐包括氟磷酸铜、氟磷酸锂、氟磷酸镁或氟磷酸钠种的一种或几种。氟磷酸盐为聚阴离子型材料，有层状多孔的结构，可以增加电流通道，能够在步骤（1）中引入磷酸盐化合物的基础上，进一步降低电极的接触电阻和体电阻。
进一步地，所述微米级银粉、微米级铝粉、氟磷酸盐粉末、掺混玻璃粉和有机载体的重量百分比为(82~86):(1~2):(0.3~0.6):(4~6):(6~10)。
优选地，所述研磨后的混合物细度不大于6微米。
进一步地，所述有机载体的制备方法为：按照重量份，将10~11份的聚乙烯醇缩丁醛酯和89~90份的二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，充分搅拌分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
相比现有技术，本申请通过在玻璃粉浆料中引入磷酸盐化合物，同时在银铝浆的制备过程中引入氟磷酸盐，两者协同作用，能够明显降低电极的接触电阻和体电阻。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为本发明实施例1的太阳能电池正面银铝浆的SEM形貌图；
图2为本发明的氟磷酸铜的SEM形貌图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下实施例中，所述微米级银粉和微米级铝粉是指粒径在1~100微米之间的银粉和铝粉。
实施例1
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取70份Bi2O3、12份SiO2、10份B2O3、4份ZnO、2份Co2O3、1份Cu3(PO4)2、1份Li3PO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至950℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的掺混玻璃粉一。
（2）按照重量百分比，称取10.5份聚乙烯醇缩丁醛酯和89.5份二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，置于搅拌机中，在2000转/分钟的转速下分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
（3）按照重量百分比，称取85份微米级银粉、1.5份微米级铝粉、0.5份氟磷酸铜粉末、5份掺混玻璃粉一和8份有机载体，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆，氟磷酸铜的微观形貌如图2所示，所得太阳能电池正面银铝浆的微观形貌如图1所示；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：1）步骤（1）中的1份Cu3(PO4)2和1份Li3PO4替换为1份Mg3(PO4)2和1份Na3PO4；2）步骤（3）中的0.5份氟磷酸铜粉末替换为0.5份氟磷酸锂粉末。所制得的太阳能电池正面银铝浆制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：1）步骤（1）中的1份Cu3(PO4)2和1份Li3PO4替换为1份Cu3(PO4)2和1份AlPO4；2）步骤（3）中的0.5份氟磷酸铜粉末替换为0.5份氟磷酸镁粉末。所制得的太阳能电池正面银铝浆制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：1）步骤（1）中的1份Cu3(PO4)2和1份Li3PO4替换为1份Mg3(PO4)2和1份AlPO4；2）步骤（3）中的0.5份氟磷酸铜粉末替换为0.5份氟磷酸钠粉末。所制得的太阳能电池正面银铝浆制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例5
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取72份Bi2O3、11份SiO2、9份B2O3、3份ZnO、2份Co2O3、1.5份Cu3(PO4)2、1.5份Li3PO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至930℃，保温时间60分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的掺混玻璃粉一。
（2）按照重量百分比，称取10份聚乙烯醇缩丁醛酯和90份二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，置于搅拌机中，在2000转/分钟的转速下分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
（3）按照重量百分比，称取86份微米级银粉、1.4份微米级铝粉、0.6份氟磷酸铜粉末、5份掺混玻璃粉一和7份有机载体，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例6
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取68份Bi2O3、10份SiO2、11份B2O3、5份ZnO、3份Co2O3、1.5份Cu3(PO4)2、1.5份Li3PO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至970℃，保温时间60分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的掺混玻璃粉一。
（2）按照重量百分比，称取10.5份聚乙烯醇缩丁醛酯和89.5份二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，置于搅拌机中，在2000转/分钟的转速下分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
（3）按照重量百分比，称取82份微米级银粉、1.5份微米级铝粉、0.5份氟磷酸铜粉末、6份掺混玻璃粉一和10份有机载体，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例7
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份Cu3(PO4)2，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至950℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第一掺混玻璃粉。
（2）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份AlPO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至930℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第二掺混玻璃粉；将所述第一掺混玻璃粉和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二。
（3）按照重量百分比，称取10.5份聚乙烯醇缩丁醛酯和89.5份二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，置于搅拌机中，在2000转/分钟的转速下分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
（4）按照重量百分比，称取85份微米级银粉、1.5份微米级铝粉、0.5份氟磷酸铜粉末、5份掺混玻璃粉二和8份有机载体，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例8
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份Li3PO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至970℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第一掺混玻璃粉。
（2）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份AlPO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至900℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第二掺混玻璃粉；将所述第一掺混玻璃粉和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二。
步骤（3）、（4）与实施例7相同；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
实施例9
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份Mg3(PO4)2，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至1000℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第一掺混玻璃粉。
（2）按照重量份，称取35份Bi2O3、6份SiO2、5份B2O3、2份ZnO、1份Co2O3、1份AlPO4，混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至930℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到粒径为0.8~2.5微米的第二掺混玻璃粉；将所述第一掺混玻璃粉和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二。
步骤（3）、（4）与实施例7相同；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
对比例1
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取70份Bi2O3、12份SiO2、10份B2O3、4份ZnO、4份Co2O3；混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至950℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到平均粒径为0.8~2.5微米的玻璃粉。
（2）按照重量百分比，称取10.5份聚乙烯醇缩丁醛酯和二乙二醇丁醚醋酸酯89.5份混合后，置于搅拌机中，在2000转/分钟的转速下分散溶解，得到透明、均一的有机载体。
（3）按照重量百分比，称取85份微米级银粉、1.5份微米级铝粉、步骤（1）制备的玻璃粉5份和步骤（2）制备的有机载体8.5份，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
对比例2
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
（1）按照重量份，称取70份Bi2O3、12份SiO2、10份B2O3、4份ZnO、2份Co2O3、1份Mg3(PO4)2、1份Na3PO4；混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中，随炉升温至950℃，保温时间30分钟，将熔化后的玻璃液倒入双辊机中，淬冷成玻璃渣，气流粉碎2小时，过300目筛后得到平均粒径为0.8~2.5微米的玻璃粉。
步骤（2）、（3）与对比例1相同；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
对比例3
一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，如下：
步骤（1）、（2）与对比例1相同。
（3）按照重量百分比，称取85份微米级银粉、1.5份微米级铝粉、0.5份氟磷酸锂粉末、步骤（1）制备的玻璃粉5份和步骤（2）制备的有机载体8.5份，使用离心分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至细度在6微米以下，消泡过滤后得到太阳能电池正面银铝浆；制成电极后的相对电性能和转换效率见表1。
表1 实施例1-9和对比例1-3制成电极后的相对电性能和相对转换效率
可以看出，实施例1-9制得的电极电阻率比对比例1-3有明显的降低，转换效率也有明显提高。其中，实施例7-9分两次加入磷酸盐化合物，并在两种不同温度下煅烧取得的效果更佳。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，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技术人员所公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将玻璃粉原料和磷酸盐化合物混合均匀，高温煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到掺混玻璃粉一；
或，将玻璃粉原料和第一磷酸盐化合物混合均匀，在第一高温下煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到第一掺混玻璃粉；将玻璃粉原料和第二磷酸盐化合物混合均匀，在第二高温下煅烧，淬冷成玻璃渣，经粉碎得到第二掺混玻璃粉；将所述第一掺混玻璃粉和第二掺混玻璃粉混合均匀得到掺混玻璃粉二；
S2：将微米级银粉、微米级铝粉、氟磷酸盐粉末、掺混玻璃粉和有机载体混合均匀，再经研磨后，消泡过滤，即得所述太阳能电池正面银铝浆；
按照重量份，所述玻璃粉原料包括65~75份的Bi2O3、10~15份的SiO2、8~12份的B2O3、3~5份的ZnO和1~3份的Co2O3；
所述高温煅烧为在900~1000℃下煅烧20~60min；
所述第一高温为930~1000℃下煅烧20~60min；所述第二高温为900~960℃下煅烧20~60min；
所述有机载体的制备方法为：按照重量份，将10~11份的聚乙烯醇缩丁醛酯和89~90份的二乙二醇丁醚醋酸酯混合后，充分搅拌分散溶解，得到透明、均一的有机载体；
所述掺混玻璃粉包括掺混玻璃粉一或掺混玻璃粉二。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磷酸盐化合物包括Cu3(PO4)2、Li3PO4、Mg3(PO4)2、Na3PO4或AlPO4中的一种或几种；所述磷酸盐化合物与所述玻璃粉原料的重量比为(1~3):(97~99)。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一磷酸盐化合物包括Cu3(PO4)2、Mg3(PO4)2、Na3PO4或Li3PO4中的一种或几种，所述第二磷酸盐化合物包括AlPO4；
所述第一磷酸盐化合物、第二磷酸盐化合物与所述玻璃粉原料的重量比为(1~1.5):(1~1.5):(97~99)。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述掺混玻璃粉一或所述掺混玻璃粉二的粒径为0.8~2.5微米。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氟磷酸盐包括氟磷酸铜、氟磷酸锂、氟磷酸镁或氟磷酸钠中的一种或几种；
所述微米级银粉、微米级铝粉、氟磷酸盐粉末、掺混玻璃粉和有机载体的重量百分比为(82~86):(1~2):(0.3~0.6):(4~6):(6~10)。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银铝浆的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述研磨后的混合物细度不大于6微米。
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