DE112018007809T5 - Paste for PERC cell and method of making the paste - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine Paste für PERC-Zelle und ein Verfahren zur Herstellung der Paste bereit, wobei Paste Leitphase, Glasphase und organisches Bindemittel umfasst und die Leitphase Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver umfasst; wobei die Glasphase Glaspulver und Hilfsglaspulver umfasst, das Hilfsglaspulver eine Erweichungstemperatur aufweist, die höher ist als die Erweichungstemperatur des Glaspulvers. Wobei die Paste 65 bis 73 Massenanteile Aluminiumpulver, 3 bis 10 Massenanteile Aluminiumlegierungspulver, 1,8 bis 2,2 Massenanteile Glaspulver, 0,3 bis 0,5 Massenanteil Hilfsglaspulver und 15 bis 40 Massenanteile organisches Bindemittel umfasst. Wobei die Paste mit dem oben genannten Aluminiumpulver, Aluminiumlegierungspulver, Glaspulver, Hilfsglaspulver und organischem Bindemittel gemischt und dann auf eine Feinheit von nicht mehr als 15 µm gemahlen und dispergiert wird. Wobei die Paste sich für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen eignet ist und der Produktionsprozess von PERC-Zellen vereinfach wird, wobei die Passivierungsschicht durchgebrannt werden kann, dadurch ein stabiler Aluminium-Silizium-Kontakt gebildet wird, der die Rückseitenverbindung effektiv kontrollieren, und ein breites Prozesseinstellungsfenster und eine stabile Leistung erzielt werden können.The present invention provides a paste for PERC cell and a method for producing the paste, wherein paste comprises conductive phase, glass phase and organic binder and the conductive phase comprises aluminum powder and aluminum alloy powder; wherein the glass phase comprises glass powder and auxiliary glass powder, the auxiliary glass powder has a softening temperature which is higher than the softening temperature of the glass powder. The paste comprises 65 to 73 parts by mass of aluminum powder, 3 to 10 parts by mass of aluminum alloy powder, 1.8 to 2.2 parts by mass of glass powder, 0.3 to 0.5 parts by mass of auxiliary glass powder and 15 to 40 parts by mass of organic binder. The paste is mixed with the above-mentioned aluminum powder, aluminum alloy powder, glass powder, auxiliary glass powder and organic binder, and then ground and dispersed to a fineness of not more than 15 µm. The paste is suitable for the metallization process of the rear side of PERC cells and the production process of PERC cells is simplified, whereby the passivation layer can be burned through, thereby forming a stable aluminum-silicon contact that effectively controls the rear side connection, and a wide process setting window and stable performance can be achieved.
Description
Technischer BereichTechnical part
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Solarzellen und der leitfähigen Pasten, insbesondere auf eine Paste für PERC-Zelle und ein Verfahren zur Herstellung der Paste.The present invention relates to the field of solar cells and conductive pastes, in particular to a paste for PERC cells and a method for producing the paste.
HintergrundtechnikBackground technology
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 (SiNx, SiO2, 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 order to meet the dilemma of the depletion of traditional energy sources in the future, the new energy industry has received more and more attention and attention in many countries and regions in recent years. The solar cell industry is also developing rapidly in this context, with crystalline silicon solar cells still being the most important product and technology development direction in this industry. In recent years, the role of passivation of the dielectric layer used on the back of the cell has been widely emphasized, and the technology and equipment for preparing thin film deposition has become more mature, with the introduction of laser technology, the output of passivated emitters has increased - and rear cell (Passivated Emitter and Rear Cell, hereinafter referred to as "PERC cell") increases from year to year. PERC cells reduce the energy loss through recombination at the rear side electrodes through passivated layers (SiN x , SiO 2 , Al 2 O 3 , etc.) and thus increase the conversion efficiency. Among them, double-sided PERC cell has become the new topic of industry, but its process requirements are high, and now laser technology is mainly used to prepare holes / slots on the back passivation layer, and then metallization for ohmic contact is performed.
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.It is also known in the industry that “corrosive paste” is printed directly on the surface of the passivation layer and contact is made by burning through the passivation layer in the high temperature sintering process to achieve the same effect as laser grooving. However, a second print is required to form the back electrode paste, which increases the cost. To reduce process requirements and production costs, the industry also offers the option of using "co-sintered paste" which can be printed once to form a back electrode and at the same time burn through the passivation layer so that a good ohmic contact can be formed. The above-mentioned “co-sintered paste” not only requires a reaction with the corresponding passivation layer during the sintering phase, but also a controlled rear-side connection, which requires high process stability.
Im Allgemeinen wird die Paste aus Leitphasenpulver, Glaspulver und organischem Bindemittel in einem definierten Verhältnis hergestellt. Hier müssen die Zusammensetzung und das Verhältnis der einzelnen Bestandteile der Paste optimiert werden, um eine stabile Paste zu entwickeln, die für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen geeignet ist.In general, the paste is made from conductive phase powder, glass powder and organic binder in a defined ratio. Here, the composition and the ratio of the individual components of the paste must be optimized in order to develop a stable paste that is suitable for the metallization process on the back of PERC cells.
Inhalte der ErfindungContents of the invention
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Paste für PERC-Zelle und ein Verfahren zur Herstellung der Paste bereitzustellen, die für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen geeignet ist, den Produktionsprozess von PERC-Zellen vereinfachen kann und ein breites Prozesseinstellungsfenster und eine stabile Leistung aufweist.The purpose of the present invention is to provide a paste for PERC cells and a method for producing the paste which is suitable for the metallization process of the backside of PERC cells, can simplify the production process of PERC cells, and has a wide process setting window and a stable one Has performance.
Um den oben genannten Zweck der Erfindung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Paste für PERC-Zelle bereit, die Leitphase, Glasphase und organisches Bindemittel umfasst, 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 Massenanteil Hilfsglaspulver und 15 bis 40 Massenanteile organisches Bindemittel.In order to achieve the above-mentioned purpose of the invention, the present invention provides a paste for PERC cell, the conductive phase, glass phase and organic binder comprises, wherein the conductive phase comprises aluminum powder and aluminum alloy powder, the glass phase comprises glass powder and auxiliary glass powder, the auxiliary glass powder has a Softening temperature which is higher than the softening temperature of the glass powder; the paste comprises: 65 to 73 parts by mass of aluminum powder, 3 to 10 parts by mass of aluminum alloy powder, 1.8 to 2.2 parts by mass of glass powder, 0.3 to 0.5 parts by mass of auxiliary glass powder and 15 to 40 parts by mass of organic binder.
Bevorzugt haben das Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver in der vorliegenden Erfindung kugelförmige Teilchen, und das Aluminiumpulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 20 µm; das Aluminiumlegierungspulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm.Preferably, the aluminum powder and aluminum alloy powder in the present invention have spherical particles, and the aluminum powder has an average particle size of 0.1 to 20 µm; the aluminum alloy powder has an average particle size of 0.5 to 5 µm.
Bevorzugt umfasst das Glaspulver in der vorliegenden Erfindung 30 bis 90 Massenanteile PbO, 5 bis 25 Massenanteile B2O3, 2 bis 10 Massenanteile SiO2, 5 bis 20 Massenanteile ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteile MxOy, wobei das MxOy mindestens eines von Na2O, CaO, K2O und Li2O ist.In the present invention, the glass powder preferably comprises 30 to 90 parts by mass of PbO, 5 to 25 parts by mass of B 2 O 3 , 2 to 10 parts by mass of SiO 2 , 5 to 20 parts by mass of ZnO and 0.1 to 13 parts by mass of M x O y , where the M x O y is at least one of Na 2 O, CaO, K 2 O and Li 2 O.
Bevorzugt umfasst das Glaspulver in der vorliegenden Erfindung auch mindestens eines von Al2O3, CuO und P2O5.Preferably, in the present invention, the glass powder also includes at least one of Al 2 O 3 , CuO and P 2 O 5 .
Bevorzugt umfasst das Hilfsglaspulver Bi2O3, B2O3 und ZnO und hat eine Massenzusammensetzung von Bi2O3:B2O3:ZnO = (3 bis 7):(1,5 bis 2,5): 1.The auxiliary glass powder preferably comprises Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and ZnO and has a mass composition of Bi 2 O 3 : B 2 O 3 : ZnO = (3 to 7) :( 1.5 to 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.In the present invention, the auxiliary glass powder preferably also comprises one or more of SiO 2 , Al 2 O 3 , CuO, TiO 2 , Cr 2 O 3 , NiO, Li 2 O and MnO 2 .
Bevorzugt hat das Glaspulver eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm; das Hilfsglaspulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm.The glass powder preferably has an average particle size of 0.5 to 5 μm; the auxiliary glass powder has an average particle size of 0.5 to 5 μm.
Bevorzugt umfasst das organische Bindemittel in der vorliegenden Erfindung 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, Kiefernalkohol, Esteralkohol-12, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Glycerin, Diethylenglykolmonobutylether, und das Massenverhältnis des organischen Lösungsmittels in dem organischen Bindemittel beträgt 60 bis 90 %; das organische Hilfsmittel umfasst einen oder mehrere von Phosphatestern, Phosphatsalzen, Carbonsäuren und Polymeralkylammoniumsalzen und das Massenverhältnis des organischen Hilfsmittels in dem organischen Bindemittel beträgt 0,5 % bis 10 %.Preferably, the organic binder in the present invention comprises organic resin, organic solvent and organic auxiliary, wherein the organic resin is selected from one or more of ethyl cellulose, butyl cellulose acetate, phenolic resin, condensed aldehyde, cellulose ether, and the mass fraction of the organic resin in the organic binder Is 5% to 30%; the organic solvent is selected from one or more of acetone, pine alcohol, ester alcohol-12, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, glycerin, diethylene glycol monobutyl ether, and the mass ratio of the organic solvent in the organic binder is 60 to 90%; the organic auxiliary comprises one or more of phosphate esters, phosphate salts, carboxylic acids and polymer alkylammonium salts, and the mass ratio of the organic auxiliary in the organic binder is 0.5% to 10%.
Bevorzugt umfasst die Paste in der vorliegenden Erfindung auch ein Thixotropiermittel, wobei das Thixotropiermittel eines oder mehrere von pyrogener Kieselsäure, organischem Bentonit, modifiziertem hydriertem Rizinusöl, Span-85 und Polyamidwachs umfasst.Preferably, the paste in the present invention also comprises a thixotropic agent, the thixotropic agent comprising one or more of fumed silica, organic bentonite, modified hydrogenated castor oil, Span-85 and polyamide wax.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten Paste zur Verfügung, das vor allem das Mischen des Aluminiumpulvers, des Aluminiumlegierungspulvers, des Glaspulvers, des Hilfsglaspulvers und des organischen Bindemittels in festgelegten Anteilen, dann Mahlen und Dispergieren, so dass die Paste eine Feinheit von nicht mehr als 15 µm hat, umfasst.The present invention also provides a method for producing the above paste, which mainly involves mixing the aluminum powder, the aluminum alloy powder, the glass powder, the auxiliary glass powder and the organic binder in specified proportions, then grinding and dispersing so that the paste is a Has a fineness of not more than 15 µm.
Der vorteilhafte Effekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die Paste für PERC-Zelle, die für den Metallisierungsprozess der Rückseite von PERC-Zellen geeignet ist, den Produktionsprozess von PERC-Zellen ohne Laserbohren/ -schlitzen oder sekundäres Drucken vereinfachen kann, und der Prozessanpassungsfenster ist breit und weist eine stabile Leistung auf. Ein besserer Aluminium-Silizium-Kontakt kann mit der Paste nach dem Sintern realisiert werden, um die Rückseitenverbindung effektiv zu kontrollieren; außerdem hat die Zellplatte, die die Paste verwendet, ein gutes Aussehen nach dem Sintern und wenige Verformungen.The advantageous effect of the present invention is that the paste for PERC cell, which is suitable for the metallization process of the backside of PERC cells, can simplify the production process of PERC cells without laser drilling / slitting or secondary printing, and is the process adjustment window wide and has stable performance. A better aluminum-silicon contact can be realized with the paste after sintering in order to effectively control the rear side connection; in addition, the cell plate using the paste has a good appearance after sintering and has little deformation.
FigurenlisteFigure list
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1 ist eine schematische rasterelektronenmikroskopische Ansicht des Glaspulvers in der Paste der vorliegenden Erfindung;1 Fig. 3 is a schematic scanning electron microscope view of the glass powder in the paste of the present invention; -
2 ist eine Teilquerschnittsansicht der Rückseite einer PERC-Zelle, die aus der Paste der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;2 Figure 13 is a partial cross-sectional view of the back of a PERC cell made from the paste of the present invention; -
3 ist eine schematische Darstellung des Hauptablaufs des Verfahrens zur Herstellung der Paste der vorliegenden Erfindung;3 Fig. 3 is a schematic illustration of the main flow of the process for making the paste of the present invention; -
4 ist eine schematische Darstellung des Hauptablaufs des Verfahrens zur Herstellung des Glaspulvers in der Paste der vorliegenden Erfindung.4th Fig. 13 is a schematic representation of the main flow of the process for producing the glass powder in the paste of the present invention.
AusführungsformenEmbodiments
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 SiNx-, SiO2-, Al2O3-Filmschichten während des Hochtemperatursinterns reagieren und einen besseren ohmschen Kontakt in dem entsprechenden Bereich bilden.The present invention provides a paste for PERC cells, in particular, the paste is suitable for the metallization process of the rear side electrodes of a bifacial PERC cell, and the paste printed on the surface of the PERC cell can contain SiN x -, SiO 2 -, Al 2 O 3 film layers during the React high temperature sintering and form a better ohmic contact in the corresponding area.
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 Massenanteil Hilfsglaspulver und 15 bis 40 Massenanteile organisches Bindemittel.The paste comprises conducting phase, glass phase and organic binder, the conducting phase comprising aluminum powder and aluminum alloy powder, the glass phase comprising glass powder and auxiliary glass powder, the auxiliary glass powder has a softening temperature which is higher than the softening temperature of the glass powder; the paste comprises: 65 to 73 parts by mass of aluminum powder, 3 to 10 parts by mass of aluminum alloy powder, 1.8 to 2.2 parts by mass of glass powder, 0.3 to 0.5 parts by mass of auxiliary glass powder and 15 to 40 parts by mass of organic binder.
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 an Silberpulver ergänzt werden, wobei das Silberpulver eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 5 µm hat.The aluminum powder and aluminum alloy powder are spherical particles, the mean particle size of the aluminum powder is 0.1 to 20 µm, more preferably 0.1 to 3 µm, and the melting point of the aluminum powder is 450 to 650 ° C, more preferably 500 to 600 ° C, wherein the paste can be used simultaneously with aluminum powder of different particle sizes. The aluminum alloy powder has an average particle size of 0.5 to 5 µm, more preferably 2 to 3 µm, and the melting point of the aluminum alloy powder is 400 to 600 ° C. The aluminum alloy powder is preferably a binary or ternary alloy powder, in particular the aluminum alloy powder is one or more of aluminum-boron alloy, aluminum-silicon alloy, aluminum-silicon-boron alloy, aluminum-boron-antimony alloy and aluminum-magnesium alloy. Alloy. During the high temperature sintering, the glass phase is melted first and infiltrates the aluminum powder and aluminum alloy powder, and the molten aluminum powder contracts by the surface tension of the glass phase as it cools to form a densified film layer. The aluminum powder has a smaller particle size, a lower melting point and a higher shrinkage pressure, and the aluminum alloy powder is able to prevent the formation of aluminum spikes on the surface of the film layer. In order to further improve the power transmission performance of the paste after sintering, the series resistance is reduced. The conductive phase can also be supplemented with a proportion of silver powder, the silver powder having an average particle size of 0.1 to 5 μm.
Das Glaspulver hat eine Zusammensetzung von 30 bis 90 Massenanteilen PbO, 5 bis 25 Massenanteilen B2O3, 2 bis 10 Massenanteilen SiO2, 5 bis 20 Massenanteilen ZnO und 0,1 bis 13 Massenanteilen MxOy. Wobei M ein erstes Hauptgruppenelement oder ein zweites Hauptgruppenelement ist, und das MxOy 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.The glass powder has a composition of 30 to 90 parts by mass of PbO, 5 to 25 parts by mass of B 2 O 3 , 2 to 10 parts by mass of SiO 2 , 5 to 20 parts by mass of ZnO and 0.1 to 13 parts by mass of M x O y . Where M is a first main group element or a second main group element, and M x O y is at least one of Na 2 O, CaO, K 2 O and Li 2 O. The glass powder has a softening temperature of 280 to 400.degree. C., and the softening temperature of the glass powder is preferably between 280 and 330.degree. The glass powder has a low melting point, which can be melted in advance during the sintering heating process in order to enable sufficient infiltration of the conductive phase and complete settling, as well as to facilitate the wetting of the passivation layer and the silicon substrate.
Das Glaspulver hat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 5 µm (vgl.
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/SiOx-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 MxOy 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.Both SiO 2 and B 2 O 3 can form a glass network structure, while PbO can form a special network structure through the connection with silicon oxide tetrahedron, whereby the PbO / SiO x system has a wide glass formation zone and PbO has a better ability to melt, here the relatively high proportion of PbO can effectively avoid pre-crystallization and also facilitate the reduction of the softening temperature of the glass powder. B 2 O 3 has a low melting point, which helps to lower the softening temperature of the glass powder and to prevent the increase in the expansion coefficient of the glass, B 2 O 3 also ensures that the glass has good flowability after melting. The ZnO component also contributes to lowering the melting point of the glass powder and prevents the expansion coefficient of the glass from increasing and can be used to regulate the flowability of the glass after melting. In addition, M x O y is able to interrupt the above-mentioned glass network structure during the glass melting process, to reduce the viscosity of the glass molten liquid in the molten state and to facilitate the uniform melting of the glass.
Das Glaspulver umfasst außerdem mindestens eines von A12O3, 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.The glass powder also includes at least one of A1 2 O 3 , CuO, and P 2 O 5 . Al 2 O 3 is able to replace part of the SiO 2 , increasing the chemical stability and acid resistance of the glass powder preparation process, and the mass composition of Al 2 O 3 is less than half that of SiO 2 . P 2 O 5 can also be used to form a glass network structure, and CuO can be the break the above-mentioned glass network structure, and the addition of a small amount of CuO does not affect the chemical stability of the glass powder.
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.The auxiliary glass powder includes Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and ZnO and has a mass composition of Bi 2 O 3 : B 2 O 3 : ZnO = (3 to 7) :( 1.5 to 2.5): 1. The mean particle size of the auxiliary glass powder is 0.5 to 5 µm, and the softening temperature of the auxiliary glass powder is controlled to 380 to 500 ° C, preferably the mean particle size of the auxiliary glass powder is preferably 2 to 5 µm, and the softening temperature is preferably 400 to 450 ° C . The softening temperature of the auxiliary glass powder is higher than the softening temperature of the glass powder in order to avoid that the auxiliary glass powder is melted together with the glass powder and a thicker glass layer is formed, whereby the series resistance is increased.
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 SiO2, A12O3, 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.Bi 2 O 3 as a better alternative component to PbO, which has the effect of lowering the softening temperature of the glass powder and controlling the expansion coefficient of the glass Sintering the paste acts evenly on the conducting phase. The auxiliary glass powder preferably also comprises one or more of SiO 2 , A1 2 O 3 , CuO, TiO 2 , Cr 2 O 3 , NiO, Li 2 O and MnO 2 . The glass powder and auxiliary glass powder can be mixed into a corresponding glass powder mixture in fixed proportions in order to carry out the paste production and material control.
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.The organic binder includes organic resin, organic solvent and organic adjuvant, wherein the organic resin is selected from one or more of ethyl cellulose, butyl cellulose acetate, phenolic resin, condensed aldehyde, cellulose ether, and the mass fraction of the organic resin in the organic binder is 5% to 30% is; the organic solvent is selected from one or more of acetone, pine alcohol, ester alcohol-12, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, glycerin, diethylene glycol monobutyl ether, and the mass ratio of the organic solvent in the organic binder is 60 to 90%; the mass ratio of the organic additives in the organic binder is 0.5 to 10%, the organic additives containing one or more of phosphate esters, phosphate salts, carboxylic acids and polymeric alkylammonium salts. In addition, the paste is further adjusted to optimize the characteristics of the organic binder by other additives such as thixotropic agents, the thixotropic agent containing one or more of fumed silica, organic bentonite, modified hydrogenated castor oil, Span-85 and polyamide wax.
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 und eine bessere morphologische Eigenschaften.Optimizing the organic binder helps the paste hold better printing properties. According to practical tests, even and continuous grid lines with a minimum width of 27 µm can be printed with this paste, and the corresponding grid lines have a better aspect ratio and better morphological properties.
Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele 1-3 dargestellt und mit dem Vergleichsbeispiel verglichen, wie
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 seine mittlere Teilchengröße beträgt 1,4 µm.The mass composition of the paste in exemplary embodiment 1 is: 68 parts by mass of aluminum powder with a particle size of 2 to 3 μm; 5 parts by mass of aluminum-silicon alloy powder with the same particle size of 2 to 3 µm; 5 parts by mass of silver powder with a particle size of about 0.1 to 1 µm; 2.5 parts by mass of glass powder, 0.5 parts by mass of auxiliary glass powder and 19 parts by mass of organic binder. The mass composition of the glass powder PbO: B 2 O 3 : ZnO: SiO 2 : CaO = 55: 20: 10: 5: 10 is, the glass powder has a softening temperature of 290 ° C and its mean particle size is 2.7 µm. The mass ratio of Bi 2 O 3 , B 2 O 3 and ZnO in the auxiliary glass powder is 36:24:13, the auxiliary glass powder has a softening temperature of 400 ° C. and its mean particle size is 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, ZnO in dem Hilfsglaspulver beträgt 36:24:13, das Hilfsglaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 420°C und seine mittlere Teilchengröße beträgt 2,2 µm.The mass composition of the paste in exemplary embodiment 2 is: 65 parts by mass of aluminum powder, the aluminum powder in particular comprising two different particle sizes of spherical powder; 12.7 parts by mass of aluminum-silicon alloy powder with a particle size of 2 to 3 μm; 1.8 parts by mass of glass powder, 0.5 parts by mass of auxiliary glass powder and 20 parts by mass of organic binder. The mass composition of the glass powder is PbO: B 2 O 3 : ZnO: SiO 2 : Li 2 O: CaO = 61: 20: 10: 3: 3: 3, the glass powder has a softening temperature of 320 ° C. and its mean particle size is 3 .6 µm. The mass ratio of Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO in the auxiliary glass powder is 36:24:13, the auxiliary glass powder has a softening temperature of 420 ° C. and its mean particle size is 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, ZnO in dem Hilfsglaspulver beträgt 70:20:10, das Hilfsglaspulver hat eine Erweichungstemperatur von 390°C und seine mittlere Teilchengröße beträgt 1,8 µm.The mass composition of the paste in embodiment 3 is: 73 parts by mass of aluminum powder with a particle size of 2 to 3 μm; 4.8 parts by mass of aluminum-silicon-boron alloy powder with a particle size of 2 to 3 μm; 2.2 parts by mass of glass powder, 0.3 parts by mass of auxiliary glass powder and 20 parts by mass of organic binder. The mass composition of the glass powder is PbO: B 2 O 3 : ZnO: SiO 2 : Na 2 O = 65: 18: 8: 3: 6, the glass powder has a softening temperature of 310 ° C. and its mean particle size is 2.4 μm . The mass ratio of Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO in the auxiliary glass powder is 70:20:10, the auxiliary glass powder has a softening temperature of 390 ° C. and its mean particle size is 1.8 μm.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten Paste bereit, vgl.
- 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.
- Measure appropriate organic resin in specified proportions, dissolve and disperse it in an organic solvent gradually;
- Measure organic auxiliaries and other additives and add them in organic solvent to obtain organic binder with uniform structure;
- Then add the aluminum powder, aluminum alloy powder, glass powder and auxiliary glass powder in organic binder in specified proportions, grind and disperse them by a three-roll machine after mixing, then the paste has a fineness of not more than 15 µm.
Wobei, siehe
- 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;
- 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;
- 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, wobei 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.
- Weigh raw materials, mix evenly, and put them in a constant temperature drying oven for drying treatment for 2 to 5 hours, with the constant temperature drying oven set at a temperature of 150 to 250 ° C;
- Transferring the dried raw materials into a crucible and then placing the crucible containing the raw materials in a heating chamber for melting according to a specified procedure;
- The finished molten liquid is cooled by a cold roll and then a glass material is obtained;
- The glass material is crushed and sieved, and then a glass material is obtained;
- A protective gas, such as N 2 or another inert gas, can preferably be introduced into the heating chamber during the melting process in order to prevent changes in the component valence of the glass powder and to form a more stable compound; the crucible is a platinum crucible to reduce the introduction of impurities. The specified procedure includes the warming phase and the warming phase, the temperature of the warming phase is set to 950 to 1050 ° C and the duration of the warming phase is set to 1 to 2 hours. In addition, an airflow crushing and sizing system is used to crush and sieve the cooled glass material, whereby the produced glass powder and auxiliary glass powder will be more uniform and have a small particle size range, while the admixture of impurities can be reduced.
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.In other embodiments of the present invention, the homogeneously mixed raw material can also be filled directly into the crucible and then dried, as a result of which the intermediate processes are reduced. The molten liquid can also be cooled with deionized water and then comminuted by a ball milling process, which is not described in detail.
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 hat eine stabile Leistung. 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.In summary, the above-mentioned glass powder has a low softening temperature and a small expansion coefficient, and the paste made from it is suitable for the metallization process of the back side of PERC cells. The paste can simplify the production process of PERC cells without needing laser drilling / slitting or secondary printing, and the process adjustment window is wide and has stable performance. In addition, a better aluminum-silicon contact with the paste can be realized after sintering in order to effectively control the rear side connection and to balance the electrical power; the cell plate using the paste has good appearance after sintering, few deformations, and better application perspective.
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.It should be understood that while the present invention is described in terms of embodiments, each embodiment does not encompass only a separate technical solution, and the description is for clarity only. The technical staff should consider the description as a whole, and the technical solutions in each embodiment can also be combined as appropriate to form other embodiments that can be understood by the technical staff.
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.The foregoing detailed descriptions are only of feasible embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention, and all equivalent embodiments or changes made without departing from the spirit of the invention fall within the scope of the invention.
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