CN117038146B - 一种用于太阳能硅片电池的正银主栅浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于太阳能硅片电池的正银主栅浆料及其制备方法，属于太阳能电池功能材料技术领域。本发明正银主栅浆料由下列质量百分含量的材料组成：银粉75％～88％，玻璃粉0.5％～3％，有机载体10％～20％；其中玻璃粉选择不同玻璃化转变温度、不同程度的腐蚀穿透硅片的减反射膜的玻璃粉；将银粉、玻璃粉和有机载体在离心脱泡机中预分散后，经过三辊机研磨，制成正银浆料。本发明正银主栅浆料在保证浆料与硅片附着力下，与硅片形成“微接触”，从而提高太阳能硅片电池的转化效率。
Description
技术领域
本发明公开一种用于太阳能硅片电池的正银主栅浆料及其制备方法，属于太阳能电池功能材料技术领域。
背景技术
太阳能硅片电池正面电极银浆通过印刷，烘干及与背面银浆、铝浆共烧结，形成电极结构。正面能够穿透硅片电池前表面的减反射膜，形成欧姆接触。
目前太阳能硅片电池PERC电池技术转换效率在23.0％～24.5％，TOPcon电池转换效率在24.0％～26.0％。正银主栅浆料在电池片中，根据不同厂家的硅片，拉力2.5～4.0N，老化拉力1.5～3.0N。主栅浆料在其中只有起到连接细栅和传递电子的作用，而形成欧姆接触的都集中在细栅浆料上。
发明内容
对此，本发明提出一种新的提高太阳能硅片电池的转化效率的构思，通过调整正银主栅浆料中的玻璃粉组成，在保证浆料与硅片附着力下，与硅片形成“微接触”，从而提高太阳能硅片电池的转化效率。
本发明提供一种太阳能硅片电池的正银主栅浆料，此浆料本发明通过选择不同玻璃化转变温度、不同程度的腐蚀穿透硅片的减反射膜的玻璃粉，在保证浆料与硅片附着力下，与硅片形成“微接触”，从而提高太阳能硅片电池的转化效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能硅片电池的正银主栅浆料，由下列质量百分含量的配料组成：
银粉80％～88％，玻璃粉0.5％～5％，有机载体10％～20％；
所述玻璃粉为玻璃粉1和玻璃粉2的混合体系；
玻璃粉1由主体成分和烧结调节助剂组成，其中主体成分由PbO、SiO2组成，烧结调节助剂有B2O3，K2O，CuO，ZnO，CaO，MgO中两种及两种以上组成；
玻璃粉2由主体成分和烧结调节助剂组成，其中主体成分由PbO、TeO2、Bi2O3中两种及两种以上组成，烧结调节助剂有B2O3，K2O，CuO，ZnO，CaO，MgO中两种及两种以上组成。
在本发明的一种方式中，玻璃粉1由如下组成：10-20wt％PbO，40-50wt％SiO2，20-30wt％CuO，20-30wt％ZnO。
在本发明的一种方式中，玻璃粉2由如下组成：30-50wt％PbO，20-40wt％TeO2，10-20wt％Bi2O3，10-20wt％CuO，10-20wt％ZnO。
在本发明的一种方式中，玻璃粉1由如下组成：10wt％PbO，40wt％SiO2，20wt％CuO，30wt％ZnO。
在本发明的一种方式中，玻璃粉2由如下组成：30wt％PbO，20wt％TeO2，10wt％Bi2O3，20wt％CuO，20wt％ZnO。
在本发明的一种方式中，玻璃粉1的玻璃化转变温度为650-750℃；优选650℃。
在本发明的一种方式中，玻璃粉2的玻璃化转变温度为500-600℃；优选550℃。
在本发明的一种方式中，所述玻璃粉中玻璃粉1和玻璃粉2的质量比为(6-9)：(1-4)；进一步优选3：2。
太阳能硅片电池的正银主栅浆料的制备方法如下：
将所述银粉、玻璃粉和有机载体在离心脱泡机预分散后，再经过三辊机研磨。
上述方案中，所用银粉为球状、片状或混合状银粉，平均粒径0.5～1.5μm，振实密度5～6g/cm3，比表面积0.5～1.2m2/g。
在本发明的一种方式中，有机载体为乙基纤维素树脂，聚酰胺蜡和二乙二醇丁醚醋酸酯。
本发明还提供含有上述正银主栅浆料的太阳能硅片电池。
有益效果：
本发明太阳能硅片电池用正银主栅浆料通过调整正银主栅浆料中的玻璃粉组成，选择不同玻璃化转变温度、不同程度的腐蚀穿透硅片的减反射膜的玻璃粉，在保证浆料与硅片附着力下，与硅片形成“微接触”，从而提高太阳能硅片电池的转化效率。
具体实施方式
实施例1一种太阳能硅片电池的正银主栅浆料的制备
玻璃粉1的制备：
将玻璃粉主体成分PbO 10wt％、SiO2 40wt％和烧结调节助剂CuO 20wt％、ZnO30wt％按质量百分数称量后，置于搅拌器中搅拌30分钟；将搅拌好的玻璃粉放入坩埚中，然后放入预烧设备中预烧，预烧温度为700℃，保温时间为1小时；将预烧好的装有玻璃粉的坩埚放入高温炉中熔炼，熔炼温度为1500℃，保温时间为1小时，得到玻璃熔体；将玻璃熔体倒入对辊机冷轧，收集冷轧后的碎片；将玻璃碎片细化至平均粒径在3μm以内，得到主栅浆料用的玻璃粉。该玻璃粉1的玻璃化转变温度为650℃。
玻璃粉2的制备：
将玻璃粉主体成分PbO 30wt％、TeO2 20wt％、Bi2O3 10wt％和烧结调节助剂CuO20wt％、ZnO 20wt％按质量百分数称量后，置于搅拌器中搅拌30分钟；将搅拌好的玻璃粉放入坩埚中，然后放入预烧设备中预烧，预烧温度为600℃，保温时间为1小时；将预烧好的装有玻璃粉的坩埚放入高温炉中熔炼，熔炼温度为1300℃，保温时间为1小时，得到玻璃熔体；将玻璃熔体倒入对辊机冷轧，收集冷轧后的碎片；将玻璃碎片细化至平均粒径在3μm以内，得到主栅浆料用的玻璃粉。该玻璃粉2的玻璃化转变温度为550℃。
按照表1中的配比，将银粉、玻璃粉(玻璃粉1和玻璃粉2)和有机载体在离心脱泡机预分散后，再经过三辊机研磨，得到太阳能硅片电池的正银主栅浆料。
涉及的银粉为日本同和银粉，平均粒径0.8μm，振实密度5.5g/cm3，比表面积1.0m2/g。
有机载体为自制，具体为乙基纤维素树脂，聚酰胺蜡，二乙二醇丁醚醋酸酯；相应的质量比为10:7:83。
实施例2-7和对比例1分别调整了银粉、玻璃粉和有机载体的配比、以及玻璃粉中玻璃粉1和玻璃粉2的比例，其他不变，制得相应的正银主栅浆料(见表1)。
性能测试：
使用的硅片为TOPcon类型。将市售硅片背面正银浆料(帝科DK93T)，表1制备的主栅浆料，和市售正面细栅浆料(帝科DK71A)通过丝网印刷印刷到硅片上。通过烧结炉烧结后，制得太阳能硅片电池。使用太阳能电池片拉力测试仪，测试拉力；使用IV测试仪测试填充因子和转换效率。
表1不同主栅浆料配方(质量分数)
表2不同主栅浆料配方的测试结果
| 拉力/N | 老化拉力/N | FF | Eta/％ | |
| 对比例1 | 4.2 | 3.6 | 81.80 | 23.96 |
| 实施例1 | 3.0 | 2.7 | 82.10 | 23.99 |
| 实施例2 | 3.5 | 2.8 | 81.83 | 23.98 |
| 实施例3 | 2.0 | 1.5 | 82.50 | 24.10 |
| 实施例4 | 1.8 | 1.2 | 82.7 | 24.33 |
| 实施例5 | 1.8 | 1.1 | 83.1 | 24.68 |
| 实施例6 | 1.5 | 0.8 | 83.5 | 24.92 |
| 实施例7 | 1.5 | 0.6 | 83.7 | 25.19 |
上述测试结果进行了统计学中的置信度分析(p值分析)，所得到的测试样品和参照样品的具有显著性差异(p<0.05)，从而排除了测试误差带来的差异。
其中，拉力是指焊带与浆料，浆料与硅片表面形成的附着力。拉力大小影响最后硅片组成的组件物理串联/并联的连接性能。
测试过程为：拉力：用电烙铁将焊带焊在主栅的栅线上，使用太阳能电池片拉力测试仪，测试拉力。老化拉力：将焊接好的样品置于150℃烘箱，静置30min。取出冷却后，使用测试仪测试。
FF是指填充因子，浆料与硅片的接触程度，接触越高，效率越高，但会影响浆料与硅片之间的附着力，造成拉力降低。
Eta是指电池转换效率。
性能分析：现有技术TOPcon电池效率24～26％。不改变背面银浆和正面细栅浆料，正面主栅浆料按表1配制，其中玻璃粉1与2的不同比例来控制欧姆接触，测试结果表明，接触越好，填充因子越高，转换效率越好，但是拉力/老化会有所降低。
具体地，组件厂对拉力及老化后拉力的质量标准是大于1.0～1.5N。老化后拉力尤其重要。优先保证拉力的前提下，才会选择较高效率浆料。因此，实施例1～3都是较优的，而其他的老化拉力下降明显。此外，量产主栅提效0.1％是非常突破性的进步。
本发明通过玻璃粉的复配，在不影响组件的拉力和老化拉力的前提下，只通过主栅的改进，提高主栅浆料与硅片的接触可以提高整体硅片电池的转换效率，并能够提升效率0.1％左右。
以上所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明权利要求书所界定的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能硅片电池的正银主栅浆料，其特征在于，由下列质量百分含量的配料组成：
银粉80%~88%，玻璃粉0.5%~5%，有机载体10%~20%；
所述玻璃粉为玻璃粉1和玻璃粉2的混合体系；
玻璃粉1由如下组成：10-20 wt%PbO，40-50 wt%SiO2，20-30 wt%CuO，20-30 wt%ZnO；
玻璃粉2由如下组成：30-50 wt%PbO，20-40 wt%TeO2，10-20 wt%Bi2O3，10-20 wt%CuO，10-20 wt%ZnO；
玻璃粉1和玻璃粉2的质量比为（6-9）：（1-4）；
玻璃粉1的玻璃化转变温度为650-750℃；玻璃粉2的玻璃化转变温度为500-600℃；
所用银粉为球状、片状或混合状银粉，平均粒径0.5~1.5μm，振实密度5~6 g/cm3，比表面积0.5~1.2 m2/g。
2. 根据权利要求1所述的正银主栅浆料，其特征在于，玻璃粉1由如下组成：10 wt%PbO，40 wt%SiO2，20 wt%CuO，30 wt%ZnO。
3. 根据权利要求1所述的正银主栅浆料，其特征在于，玻璃粉2由如下组成：30 wt%PbO，20 wt%TeO2，10 wt%Bi2O3，20 wt%CuO，20 wt%ZnO。
4.一种权利要求1-3任一项所述的正银主栅浆料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
按照权利要求1-3任一项中所述的质量百分含量，将所述银粉、玻璃粉和有机载体在离心脱泡机预分散后，再经过三辊机研磨。
5.一种太阳能硅片电池，其特征在于，含有权利要求1-3任一项所述的正银主栅浆料。
6.一种提高太阳能硅片电池转换效率的方法，其特征在于，是以权利要求1-3任一项所述的正银主栅浆料作为主栅浆料，调整主栅浆料中玻璃粉1和玻璃粉2的配比。
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