DE112018007808T5

DE112018007808T5 - Glaspulver, Glaspulvermischung und Verfahren zur Herstellung des Glaspulvers

Info

Publication number: DE112018007808T5
Application number: DE112018007808.6T
Authority: DE
Inventors: Peng Zhu
Original assignee: Nantong T Sun New Energy Co Ltd; Nantong T-Sun New Energy Co ltd
Current assignee: Nantong T Sun New Energy Co Ltd; Nantong T-Sun New Energy Co ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN111511697A; WO2020024254A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Glaspulver, eine Glaspulvermischung und ein Verfahren zur Herstellung des Glaspulvers zur Verfügung, wobei das Glaspulver bei der Herstellung einer kristallinen Silizium-Solarzellenpaste verwendet wird, und das Glaspulver eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B2O3, 2 bis 10 Massenanteilen SiOx, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen MxOyhat, wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das Glaspulver eine Erweichungstemperatur zwischen 280 und 400°C aufweist. Wobei die Glaspulvermischung auch ein Hilfsglaspulver umfasst, das Hilfsglaspulver Bi2O3, B2O3und ZnO umfasst. Wobei das Glaspulver erhalten wird, indem zuerst die Rohstoffe getrocknet und dann gemäß einer festgelegten Prozedur geschmolzen werden, wobei die festgelegte Prozedur eine Erwärmungsphase und eine Phase zur Wärmehaltung umfasst, die Temperatur der Phase zur Wärmehaltung auf 950 bis 1050°C eingestellt ist und die Dauer der Phase zur Wärmehaltung auf 1 bis 2 Stunden eingestellt ist; wobei das Glaspulver durch Abkühlen, Zerkleinern und Sieben erhalten wird. Wobei das Glaspulver eine niedrigere Erweichungstemperatur und einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten hat, wodurch es sich für die Herstellung von „Co-gesinterten Pasten“ für PERC-Zelle eignet ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Solarzellen und leitfähigen Pasten, insbesondere auf ein Glaspulver, eine Glaspulvermischung und ein Verfahren zur Herstellung des Glaspulvers.
Hintergrundtechnik
Um dem Dilemma der Erschöpfung der traditionellen Energiequellen in Zukunft zu begegnen, hat die neue Energieindustrie in den letzten Jahren in vielen Ländern und Regionen immer mehr Aufmerksamkeit und Beachtung erhalten. Auch die Solarzellenindustrie entwickelt sich in diesem Zusammenhang rasant, wobei kristalline Silizium-Solarzelle nach wie vor die wichtigste Produkt- und Technologieentwicklungsrichtung in dieser Branche ist. In den letzten Jahren wurde die Rolle der Passivierung der dielektrischen Schicht, die auf der Rückseite der Zelle verwendet wird, weithin hervorgehoben, und die Technologie und Ausrüstung für die Vorbereitung der Dünnschichtabscheidung ist ausgereifter geworden, mit der Einführung der Lasertechnologie hat die Produktionsmenge der passivierten Emitter- und Rückseitenzelle (Passivated Emitter and Rear Cell, im Folgenden als „PERC-Zelle“ bezeichnet) sich von Jahr zu Jahr erhöht. PERC-Zelle reduziert den Energieverlust durch Rekombination an den Rückseitenelektroden durch passivierte Schichten (SiN_x, SiO_x, Al₂O₃, etc.) und erhöht so den Umwandlungseffizienz. Unter ihnen hat sich doppelseitige PERC-Zelle zum neuen Thema der Industrie entwickelt, aber ihre Prozessanforderungen sind hoch und jetzt wird vor allem Lasertechnologie verwendet, um Löcher/Schlitze auf der Rückseiten-Passivierungsschicht vorzubereiten, und dann wird Metallisierung zum ohmschen Kontakt durchgeführt.
In der Branche ist auch bekannt, dass „korrosive Paste“ direkt auf der Oberfläche der Passivierungsschicht gedruckt wird und der Kontakt durch Durchbrennen der Passivierungsschicht beim Hochtemperatursinterprozess hergestellt wird, um den gleichen Effekt wie beim Laserrillen zu erzielen. Allerdings ist ein zweiter Druck erforderlich, um die Rückelektrodenpaste zu bilden, was die Kosten erhöht. Um die Prozessanforderungen und Produktionskosten zu reduzieren, wird auch in der Branche angeboten, „Co-gesinterte Paste“ zu verwenden, die einmal gedruckt werden kann, um eine Rückelektrode zu bilden und gleichzeitig die Passivierungsschicht durchzubrennen, damit ein gutes ohmsches Kontakt gebildet werden kann. Die oben genannte „Co-gesinterte Paste“ erfordert nicht nur eine Reaktion mit der entsprechenden Passivierungsschicht während der Sinterphase, sondern auch eine kontrollierte Rückseitenverbindung, die eine hohe Prozessstabilität erfordert.
Im Allgemeinen wird die Paste durch Mischen von Metallpulver, Glaspulver und organischer Phase in einem definierten Verhältnis hergestellt. Die Zusammensetzung des Glaspulversystems und der Prozess der Reaktionserzeugung sind sehr komplex und ihr Einfluss auf die Merkmale der Paste ist sehr groß. Daher ist dringend benötigt, die Entwicklung bestehender Glaspulver zu optimieren, um die Entwicklung der oben genannten „Co-gesinterte Paste“ zu realisieren, um die Produktionsanforderungen von PERC-Zellen zu erfüllen.
Inhalte der Erfindung
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Glaspulver, eine Glaspulvermischung und ein Verfahren zur Herstellung des Glaspulvers bereitzustellen, das zur Herstellung der für die Metallisierung der Rückseite von PERC-Zellen erforderlichen Paste geeignet ist und das Glaspulver ausreichend und gleichmäßig mit der Passivierungsschicht der Rückseite von PERC-Zellen reagieren kann, wodurch der Herstellungsprozess von PERC-Zellen vereinfacht wird.
Um den oben genannten Zweck der Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Glaspulver für die Herstellung einer Paste für kristalline Silizium-Solarzelle zur Verfügung, wobei das Glaspulver eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B₂O₃, 2 bis 10 Massenanteilen SiO_x, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen M_xO_y hat, wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das Glaspulver eine Erweichungstemperatur zwischen 280 und 400°C aufweist.
Bevorzugt hat das Glaspulver in der vorliegenden Erfindung eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm.
Bevorzugt ist das M_xO_y in der vorliegenden Erfindung mindestens eines von Na₂O, CaO, K₂O und Li₂O.
Bevorzugt umfasst das Glaspulver in der vorliegenden Erfindung auch mindestens eines von Al₂O₃, CuO und P₂O₅.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Glaspulvermischung bereit, die das oben genannte Glaspulver und Hilfsglaspulver umfasst, wobei das Hilfsglaspulver Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO umfasst und das Hilfsglaspulver eine Erweichungstemperatur von 380 bis 500°C hat; das Massenverhältnis des Hauptglaspulvers zum Hilfsglaspulver beträgt (1,8 bis 2,2):(0,3 bis 0,5).
Bevorzugt hat das Hilfsglaspulver in der vorliegenden Erfindung eine Massenzusammensetzung von Bi₂O₃:B₂O₃:ZnO = (3 bis 7):(1,5 bis 2,5): 1.
Bevorzugt umfasst das Hilfsglaspulver in der vorliegenden Erfindung auch eines oder mehrere von SiO₂, Al₂O₃, CuO, TiO₂, Cr₂O₃, NiO, Li₂O und MnO₂.
Bevorzugt hat das Hilfsglaspulver in der vorliegenden Erfindung eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Glaspulvers bereit, umfasst:

Wiegen Rohstoffe, gleichmäßig mischen und dann trocknen für 2 bis 5 Stunden;
Überführen die getrockneten Rohstoffe in einen Tiegel und dann platzieren den Tiegel, der die Rohstoffe enthält, in eine Heizkammer zum Schmelzen gemäß einer festgelegten Prozedur, wobei die festgelegte Prozedur eine Erwärmungsphase und eine Phase zur Wärmehaltung umfasst, die Temperatur der Phase zur Wärmehaltung auf 950 bis 1050°C eingestellt ist und die Dauer der Phase zur Wärmehaltung auf 1 bis 2 Stunden eingestellt ist;
Kühlen die fertigen Schmelzflüssigkeit durch eine Kaltwalze, um Glasmaterial zu erhalten;
Zerkleinern und Sieben das Glasmaterial, um Glaspulver zu erhalten.

Bevorzugt umfasst das Verfahren zur Herstellung in der vorliegenden Erfindung auch das Befüllen der Heizkammer mit einem Schutzgas während des Schmelzvorgangs.
Der vorteilhafte Effekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Glaspulver der vorliegenden Erfindung eine niedrige Erweichungstemperatur und einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten hat und die daraus hergestellte Paste für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen geeignet ist. Das Glaspulver kann während des Hochtemperatursinterprozesses vollständig und gleichmäßig mit der Passivierungsschicht reagieren und hat wenigen Einfluss auf die Rückseitenverbindung, wodurch die elektrischen Eigenschaften der Zelle ausgeglichen werden und die Durchbiegung der Zellplatte reduziert wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische rasterelektronenmikroskopische Ansicht des Glaspulvers der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teilquerschnittsansicht der Rückseite der PERC-Zelle, die unter Verwendung einer Paste aus dem Glaspulver der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
3 ist eine schematische Darstellung des Hauptprozesses eines Verfahrens zur Herstellung der Paste unter Verwendung des Glaspulvers der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Darstellung des Hauptprozesses des Verfahrens zur Herstellung des Glaspulvers der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit den in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. Die Ausführungsformen schränken die vorliegende Erfindung jedoch nicht ein, und strukturelle, methodische oder funktionelle Umgestaltungen, die von einem allgemeinen technischen Personal gemäß den Ausführungsformen vorgenommen werden, sind im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Paste für PERC-Zelle zur Verfügung, insbesondere ist die Paste für den Metallisierungsprozess der Rückseiten-Elektroden einer bifacialen PERC-Zelle geeignet, und die auf die Oberfläche der PERC-Zelle gedruckte Paste kann mit SiN_x-, SiO_x-, Al₂O₃-Filmschichten während des Hochtemperatursinterns reagieren und einen besseren ohmschen Kontakt in dem entsprechenden Bereich bilden.
Die Paste umfasst Leitphase, Glasphase und organisches Bindemittel, wobei die Leitphase Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver umfasst, die Glasphase umfasst Glaspulver und Hilfsglaspulver, das Hilfsglaspulver weist eine Erweichungstemperatur auf, die höher ist als die Erweichungstemperatur des Glaspulvers; die Paste umfasst: 65 bis 73 Massenanteile Aluminiumpulver, 3 bis 10 Massenanteile Aluminiumlegierungspulver, 1,8 bis 2,2 Massenanteile Glaspulver, 0,3 bis 0,5 Massenanteile Hilfsglaspulver und 15 bis 40 Massenanteile organisches Bindemittel.
Das Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver sind kugelförmige Teilchen, die mittlere Teilchengröße des Aluminiumpulvers beträgt 0,1 bis 20 µm, weiter bevorzugt 0,1 bis 3 µm, und der Schmelzpunkt des Aluminiumpulvers beträgt 450 bis 650°C, weiter bevorzugt 500 bis 600°C, wobei die Paste mit Aluminiumpulver unterschiedlicher Teilchengrößen gleichzeitig verwendet werden kann. Das Aluminiumlegierungspulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm, weiter bevorzugt 2 bis 3 µm, und der Schmelzpunkt des Aluminiumlegierungspulvers beträgt 400 bis 600°C. Das Aluminiumlegierungspulver ist vorzugsweise ein binäres oder ternäres Legierungspulver, insbesondere ist das Aluminiumlegierungspulver eine oder mehrere von Aluminium-Bor-Legierung, Aluminium-Silizium- Legierung, Aluminium-Silizium-Bor-Legierung, Aluminium-Bor-Antimon-Legierung und Aluminium-Magnesium-Legierung. Während des Hochtemperatursinterns wird die Glasphase zuerst geschmolzen und infiltriert das Aluminiumpulver und das Aluminiumlegierungspulver, und das geschmolzene Aluminiumpulver zieht sich durch die Oberflächenspannung der Glasphase beim Abkühlen zusammen, um eine verdichtete Filmschicht zu bilden. Das Aluminiumpulver hat eine kleinere Teilchengröße, einen niedrigeren Schmelzpunkt und einen höheren Schrumpfungsdruck, und das Aluminiumlegierungspulver ist in der Lage, die Bildung von Aluminiumspitzen auf der Oberfläche der Filmschicht zu vermeiden. Um die Stromübertragungsleistung der Paste nach dem Sintern weiter zu verbessern, wird der Serienwiderstand reduziert. Die Leitphase kann auch mit einem Anteil von Silberpulver zugesetzt werden, wobei das Silberpulver eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 5 µm hat.
Das Glaspulver hat eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B₂O₃, 2 bis 10 Massenanteilen SiO_x, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen M_xO_y. Wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das M_xO_y mindestens eines von Na₂O, CaO, K₂O und Li₂O ist. Das Glaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 280 bis 400°C, vorzugsweise liegt die Erweichungstemperatur des Glaspulvers zwischen 280 bis 330°C. Das Glaspulver hat einen niedrigen Schmelzpunkt, der während des Sintererwärmungsprozesses vorab aufgeschmolzen werden kann, um eine ausreichende Infiltration der Leitphase und ein vollständiges Absetzen zu ermöglichen sowie die Benetzung der Passivierungsschicht und des Siliziumsubstrats zu erleichtern.
Das Glaspulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm (vgl. 1), das Glaspulver liegt in amorpher körniger Form vor, und vorzugsweise werden die größeren Pulverteilchen während des eigentlichen Aufbereitungsprozesses ausgesiebt, um die mögliche Beeinflussung auf die Merkmale des Glaspulvers durch kristalline Teilchen vermieden und die Qualität der Paste sicherzustellen.
Sowohl SiO₂ als auch B₂O₃ können eine Glasnetzwerkstruktur bilden, während PbO eine spezielle Netzwerkstruktur durch die Verbindung mit Siliziumoxid-Tetraeder bilden kann, wodurch das PbO/SiO₂-System eine breite Glasbildungszone hat und PbO eine bessere Fähigkeit zum Schmelzen hat, hier kann der relativ hohe Anteil an PbO die Vorkristallisation effektiv vermeiden und auch die Reduzierung der Erweichungstemperatur des Glaspulvers erleichtern. B₂O₃ hat einen niedrigen Schmelzpunkt, was dazu beiträgt, die Erweichungstemperatur des Glaspulvers zu senken und den Anstieg des Ausdehnungskoeffizienten des Glases zu verhindern, B₂O₃ sorgt außerdem dafür, dass das Glas eine gute Fließfähigkeit nach dem Schmelzen aufweist. Die ZnO-Komponente trägt auch zur Senkung des Schmelzpunktes des Glaspulvers bei und verhindert den Anstieg des Ausdehnungskoeffizienten des Glases und kann zur Regulierung der Fließfähigkeit des Glases nach dem Schmelzen verwendet werden. Darüber hinaus ist M_xO_y in der Lage, die oben erwähnte Glasnetzwerkstruktur während des Glasschmelzprozesses zu unterbrechen, die Viskosität der Glasschmelzflüssigkeit im geschmolzenen Zustand zu verringern und das gleichmäßige Schmelzen des Glases zu erleichtern.
Das Glaspulver umfasst außerdem mindestens eines von Al₂O₃, CuO und P₂O₅. Al₂O₃ ist in der Lage, einen Teil des SiO₂ zu ersetzen, wodurch die chemische Stabilität und Säurebeständigkeit des Glaspulveraufbereitungsprozesses erhöht wird, und die Massenzusammensetzung von Al₂O₃ weniger als die Hälfte von SiO₂ ist. P₂O₅ kann ebenfalls zur Bildung einer Glasnetzwerkstruktur verwendet werden, und CuO kann die oben genannte Glasnetzwerkstruktur aufbrechen, und die Zugabe einer kleinen Menge CuO beeinträchtigt die chemische Stabilität des Glaspulvers nicht.
Das Hilfsglaspulver umfasst Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO und hat eine Massenzusammensetzung von Bi₂O₃:B₂O₃:ZnO = (3 bis 7):(1,5 bis 2,5):1. Die mittlere Teilchengröße des Hilfsglaspulvers beträgt 0,5 bis 5 µm, und die Erweichungstemperatur des Hilfsglaspulvers wird auf 380 bis 500°C kontrolliert, bevorzugt beträgt die mittlere Teilchengröße des Hilfsglaspulvers vorzugsweise 2 bis 5 µm, und die Erweichungstemperatur beträgt vorzugsweise 400 bis 450°C. Die Erweichungstemperatur des Hilfsglaspulvers ist höher als die Erweichungstemperatur des Glaspulvers, um zu vermeiden, dass das Hilfsglaspulver zusammen mit dem Glaspulver geschmolzen werden und eine dickere Glasschicht gebildet wird, wodurch der Serienwiderstand erhöht wird.
Bi₂O₃ als eine bessere Alternativkomponente zu PbO, die die Wirkung hat, die Erweichungstemperatur des Glaspulvers zu senken und den Ausdehnungskoeffizienten des Glases zu kontrollieren, außerdem kann auch das spezifische Gewicht des Hilfsglaspulvers erhöht werden, was dazu beiträgt, dass das Hilfsglaspulver während des Sinterns der Paste gleichmäßig auf die Leitphase wirkt. Bevorzugt umfasst das Hilfsglaspulver auch eines oder mehrere von SiO_x, Al₂O₃, CuO, TiO₂, Cr₂O₃, NiO, Li₂O und MnO₂. Das Glaspulver und Hilfsglaspulver können nach festgelegten Anteilen in entsprechende Glaspulvermischung gemischt werden, um die Pastenherstellung und Materialkontrolle durchzuführen.
Das organische Bindemittel umfasst organisches Harz, organisches Lösungsmittel und organisches Hilfsmittel, wobei das organische Harz ausgewählt ist aus einem oder mehreren von Ethylcellulose, Butylcelluloseacetat, Phenolharz, kondensiertem Aldehyd, Celluloseether, und der Massenanteil des organischen Harzes in dem organischen Bindemittel 5 % bis 30 % beträgt; das organische Lösungsmittel ist ausgewählt aus einem oder mehreren von Aceton, Kiefemalkohol, Esteralkohol-12, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Glycerin, Diethylenglykolmonobutylether, und das Massenverhältnis des organischen Lösungsmittels in dem organischen Bindemittel beträgt 60 bis 90 %; das Massenverhältnis der organischen Additive in dem organischen Bindemittel beträgt 0,5 bis 10 %, wobei die organischen Additive einen oder mehrere von Phosphatestern, Phosphatsalzen, Carbonsäuren und polymeren Alkylammoniumsalzen enthalten. Zusätzlich dazu wird die Paste weiter eingestellt, um die Merkmale des organischen Bindemittels durch andere Additive wie Thixotropiermittel zu optimieren, wobei das Thixotropiermittel eines oder mehrere von pyrogener Kieselsäure, organischem Bentonit, modifiziertem hydriertem Rizinusöl, Span-85 und Polyamidwachs enthält.
Die Optimierung des organischen Bindemittels hilft der Paste, bessere Druckeigenschaften zu halten. Nach praktischen Tests können gleichmäßige und kontinuierliche Gitterlinien mit einer Mindestbreite von 27 µm mit dieser Paste gedruckt werden, und die entsprechenden Gitterlinien haben ein besseres Seitenverhältnis (ca. 14 %) und eine bessere morphologische Eigenschaften.

Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele 1-3 dargestellt und mit dem Vergleichsbeispiel verglichen, wie 2 zeigt eine Teilquerschnittsansicht der Rückseite der PERC-Zelle entsprechend Ausführungsbeispiel 1. Das Vergleichsbeispiel ist eine vorhandende Paste, die Ausführungsbeispiele 1-3 und das Vergleichsbeispiel werden mit den entsprechenden bifacialen PERC-Zellen abgeglichen, die unter Verwendung von kristallinen Siliziumwafern mit denselben Spezifikationen gedruckt und gesintert und elektrisch getestet werden, und die Vergleichsergebnisse der Leistungstests der Ausführungsbeispielel-3 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel sind in Tabelle 1 dargestellt, wie folgt:

Nr.	[Voc (V)]	[Is(A)]	[FF(%)]	[Eff (%)]	[Rs]	[IVRV2]
Ausführungs beispiel 1	3 mV höher	Gleich	Gleich	Gleich	Etwas hoch	Gleich
Ausführungs beispiel 2	3 mV höher	Etwas hoch	Gleich	0,2 höher	Gleich	Gleich
Ausführungs beispiel 3	1 mV niedriger	Gleich	Gleich	0,1 höher	Etwas niedriger	Etwas höher

Die Massenzusammensetzung der Paste im Ausführungsbeispiel 1 ist: 68 Massenanteile Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße von 2 bis 3 µm; 5 Massenanteile Aluminium-Silizium-Legierungspulver mit der gleichen Teilchengröße von 2 bis 3 µm; 5 Massenanteile Silberpulver mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 bis 1 µm; 2,5 Massenanteile Glaspulver, 0,5 Massenanteil Hilfsglaspulver und 19 Massenanteile organisches Bindemittel. Wobei die Massenzusammensetzung des Glaspulvers PbO:B₂O₃:ZnO:SiO₂:CaO =55:20:10:5:10 beträgt, das Glaspulver eine Erweichungstemperatur von 290°C hat und seine mittlere Teilchengröße 2,7 µm beträgt. Das Massenverhältnis von Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO in dem Hilfsglaspulver beträgt 36:24:13, das Hilfsglaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 400°C und eine mittlere Teilchengröße von 1,4 µm.
Die Massenzusammensetzung der Paste im Ausführungsbeispiel 2 ist: 65 Massenanteile Aluminiumpulver, wobei das Aluminiumpulver insbesondere zwei verschiedene Teilchengrößen von kugelförmigem Pulver umfasst; 12,7 Massenanteile Aluminium-Silizium-Legierungspulver mit einer Teilchengröße von 2 bis 3 µm; 1,8 Massenanteile Glaspulver, 0,5 Massenanteil Hilfsglaspulver und 20 Massenanteile organisches Bindemittel. Wobei die Massenzusammensetzung des Glaspulvers PbO:B₂O₃:ZnO:SiO₂:Li₂O:CaO =61:20:10:3:3:3 beträgt, das Glaspulver eine Erweichungstemperatur von 320°C hat und seine mittlere Teilchengröße 3,6 µm beträgt. Das Massenverhältnis von Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO in dem Hilfsglaspulver beträgt 36:24:13, das Hilfsglaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 420°C und eine mittlere Teilchengröße von 2,2 µm.
Die Massenzusammensetzung der Paste im Ausführungsbeispiel 3 ist: 73 Massenanteile Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße von 2 bis 3 µm; 4,8 Massenanteile Aluminium-Silizium-Bor-Legierungspulver mit einer Teilchengröße von 2 bis 3 µm; 2,2 Massenanteile Glaspulver, 0,3 Massenanteil Hilfsglaspulver und 20 Massenanteile organisches Bindemittel. Wobei die Massenzusammensetzung des Glaspulvers PbO:B₂O₃:ZnO:SiO₂:Na₂O =65:18:8:3:6 beträgt, das Glaspulver eine Erweichungstemperatur von 310°C hat und seine mittlere Teilchengröße 2,4 µm beträgt. Das Massenverhältnis von Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO in dem Hilfsglaspulver beträgt 70:20:10, das Hilfsglaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 390°C und eine mittlere Teilchengröße von 1,8 µm.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten Paste bereit, vgl. 3, umfasst:

Messen entsprechendes organisches Harz in festgelegten Anteilen, lösen und dispergieren es in einem organischen Lösungsmittel allmählich;
Messen organische Hilfsstoffe und andere Additive und fügen sie in organisches Lösungsmittel hinzu, um organisches Bindemittel mit gleichmäßiger Struktur zu erhalten;
Dann fügt das Aluminiumpulver, Aluminiumlegierungspulver, Glaspulver und Hilfsglaspulver in organisches Bindemittel in festgelegten Anteilen hinzu, mahlen und dispergieren sie durch eine Dreiwalzenmaschine nach dem Mischen, dann weist die Paste eine Feinheit von nicht mehr als 15 µm auf.

Wobei, siehe 4, das Glaspulver und Hilfsglaspulver wie folgt hergestellt werden:

Wiegen Rohstoffe, gleichmäßig mischen und stellen sie in einen Trockenofen mit konstanter Temperatur zur Trocknungsbehandlung für 2 bis 5 Stunden, wobei der Trockenofen mit konstanter Temperatur auf eine Temperatur von 150 bis 250°C eingestellt ist;
Überführen die getrockneten Rohstoffe in einen Tiegel und dann platzieren den Tiegel, der die Rohstoffe enthält, in eine Heizkammer zum Schmelzen gemäß einer festgelegten Prozedur;
Kühlen die fertigen Schmelzflüssigkeit durch eine Kaltwalze, um Glasmaterial zu erhalten;
Zerkleinern und Sieben das Glasmaterial, um Glaspulver zu erhalten.

Vorzugsweise kann während des Schmelzvorgangs ein Schutzgas, wie z.B. N₂ oder ein anderes Inertgas, in die Heizkammer eingeleitet werden, um Änderungen der Komponentenvalenz des Glaspulvers zu verhindern und eine stabilere Verbindung zu bilden; der Tiegel ist ein Platintiegel, um die Einführung von Verunreinigungen zu reduzieren. Die festgelegte Prozedur umfasst Erwärmungsphase und Phase zur Wärmehaltung, die Temperatur der Phase zur Wärmehaltung auf 950 bis 1050°C eingestellt ist und die Dauer der Phase zur Wärmehaltung auf 1 bis 2 Stunden eingestellt ist. Außerdem wird ein Luftstrom-Zerkleinerungs- und Klassiersiebsystem verwendet, um das gekühlte Glasmaterial zu zerkleinern und zu sieben, wodurch das produzierte Glaspulver und Hilfsglaspulver gleichmäßiger sein werden und eine kleinen Partikelgrößen-Spanne haben, während die Beimischung von Verunreinigungen reduziert werden kann.
In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der homogen gemischte Rohstoff auch direkt in den Tiegel gefüllt und dann getrocknet werden, wodurch die Zwischenprozesse reduziert werden. Die Schmelzflüssigkeit kann auch mit deionisiertem Wasser abgekühlt und dann durch ein Kugelmahlverfahren zerkleinert werden, das nicht näher beschreiben wird.
Zusammenfassend, das oben genannte Glaspulver hat eine niedrige Erweichungstemperatur und einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten und die daraus hergestellte Paste ist für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen geeignet. Mit der Paste kann der Produktionsprozess von PERC-Zellen vereinfacht werden, ohne Laserbohren/ -schlitzen oder sekundäres Drucken zu benötigen, und der Prozessanpassungsfenster ist breit und weist eine stabile Leistung auf. Darüber hinaus kann ein besserer Aluminium-Silizium-Kontakt mit der Paste nach dem Sintern realisiert werden, um die Rückseitenverbindung effektiv zu kontrollieren und die elektrische Leistung auszugleichen; die Zellplatte, die die Paste verwendet, hat ein gutes Aussehen nach dem Sintern, wenige Verformungen, und eine bessere Anwendungsperspektive.
Es soll verstanden werden, dass, obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben wird, nicht jede Ausführungsform nur eine separate technische Lösung umfasst, und die Beschreibung dient nur der Klarheit. Das technische Personal soll die Beschreibung als Ganzes betrachten, und die technischen Lösungen in jeder Ausführungsform können auch in geeigneter Weise kombiniert werden, um andere Ausführungsformen zu bilden, die vom technischen Personal verstanden werden können.
Die vorstehenden detaillierten Beschreibungen bezieht sich nur auf realisierbare Ausführungsformen der Erfindung und sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken, und alle gleichwertigen Ausführungsformen oder Änderungen, die ohne Abweichung vom Geist der Erfindung gebildet werden, fallen in den Schutzbereich der Erfindung.

Claims

Glaspulver zur Herstellung einer Paste für kristalline Silizium-Solarzelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaspulver eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B₂O₃, 2 bis 10 Massenanteilen SiO_x, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen M_xO_y hat, wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das Glaspulver eine Erweichungstemperatur zwischen 280 und 400°C aufweist.
Glaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Teilchengröße des Glaspulvers von 0,5 bis 5 µm beträgt.
Glaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das M_xO_y mindestens eines von Na₂O, CaO, K₂O und Li₂O ist.
Glaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaspulver außerdem mindestens eines von Al₂O₃, CuO und P₂O₅ umfasst.
Glaspulvermischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaspulvermischung Glaspulver und Hilfsglaspulver umfasst, wobei das Glaspulver eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B₂O₃, 2 bis 10 Massenanteilen SiO_x, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen M_xO_y hat, wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das Glaspulver eine Erweichungstemperatur von 280 bis 400°C hat; wobei das Hilfsglaspulver Bi₂O₃, B₂O₃ und ZnO umfasst und das Hilfsglaspulver eine Erweichungstemperatur von 380 bis 500°C hat; wobei das Glaspulver und Hilfsglaspulver ein Massenverhältnis von (1,8 bis 2,2):(0,3 bis 0,5) haben.
Glaspulvermischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsglaspulver eine Massenzusammensetzung von Bi₂O₃:B₂O₃:ZnO = (3 bis 7):(1,5 bis 2,5): 1 hat.
Glaspulvermischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsglaspulver auch eines oder mehrere von SiO_x, Al₂O₃, CuO, TiO₂, Cr₂O₃, NiO, Li₂O und MnO₂ umfasst.
Glaspulvermischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsglaspulver eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm hat.
Verfahren zur Herstellung eines Glaspulvers, dadurch gekennzeichnet, dass Rohstoffe gewogen, gleichmäßig gemischt und dann für 2 bis 5 Stunden getrocknet werden; Überführen die getrockneten Rohstoffe in einen Tiegel und dann platzieren den Tiegel, der die Rohstoffe enthält, in eine Heizkammer zum Schmelzen gemäß einer festgelegten Prozedur, wobei die festgelegte Prozedur eine Erwärmungsphase und eine Phase zur Wärmehaltung umfasst, die Temperatur der Phase zur Wärmehaltung auf 950 bis 1050°C eingestellt ist und die Dauer der Phase zur Wärmehaltung auf 1 bis 2 Stunden eingestellt ist; Wobei die fertigen Schmelzflüssigkeit durch eine Kaltwalze gekühlt wird und dann ein Glasmaterial erhalten wird; Wobei das Glasmaterial zerkleinert und gesiebt wird und dann ein Glasmaterial erhalten wird;
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es auch das Befüllen der Heizkammer mit einem Schutzgas während des Schmelzvorgangs umfasst.