本發(fā)明涉及光伏電池,尤其涉及一種復合導電漿料轉(zhuǎn)印膜及光伏電極柵線制備方法、光伏電池。
背景技術:
1、隨著國家碳達峰碳中和目標的推進,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)工作正在加速部署,光伏行業(yè)地位顯著提升;太陽能電池是光伏系統(tǒng)的核心部件,以單晶體硅光電池為主的工業(yè)化生產(chǎn)占據(jù)著重要的位置,其比例約占整個太陽能電池產(chǎn)量的90%以上;電極柵線是電池的關鍵組成部分,它對太陽能電池的性能有較大的影響;電極柵線的材料主要是導電性能較好的材料,銀漿是目前應用最廣泛的電極柵線材料之一,具有優(yōu)異的導電性能和化學穩(wěn)定性,適用于光伏電池的制備;優(yōu)化銀漿柵線的制備工藝可以有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
2、光伏電池的銀漿柵線印刷技術是關鍵的生產(chǎn)工藝之一,主要用于在硅片上形成電極,以收集由光伏效應產(chǎn)生的電流。常見的電極柵線印刷技術主要包括:絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、膠印及柔性印刷等。絲網(wǎng)印刷技術最為常用,該技術通過絲網(wǎng)將銀漿印刷到光伏電池的表面,形成電極圖案,從而實現(xiàn)電能的收集與傳導。
3、雖然絲網(wǎng)印刷技術較為常用,但是相較于轉(zhuǎn)印銀漿技術還是存在一些不足;比如:轉(zhuǎn)印銀漿技術具有分辨率更高、成品質(zhì)量更穩(wěn)定、生產(chǎn)效率更高、適用性更廣泛和耐久性更強等優(yōu)點。
4、然而,傳統(tǒng)的全銀漿導電通路,雖然導電效果良好,但是銀漿成本比銅漿昂貴,導致生產(chǎn)成本過高;以及,現(xiàn)有的轉(zhuǎn)印膜制備工藝較為單一的問題。針對上述出現(xiàn)的問題,目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現(xiàn)思路
1、發(fā)明目的:提供一種復合導電漿料轉(zhuǎn)印膜及光伏電極柵線制備方法、光伏電池,以至少解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題之一。
2、技術方案:一種復合導電漿料轉(zhuǎn)印膜制備方法,包括以下步驟:
3、s11、提供一預設厚度且壓印成型具備電極圖案凹槽的第一基材;
4、s12、在第一基材的壓印成型側(cè)涂布至少能填滿凹槽的第一導電漿料,并去除第一基材表面多余的第一導電漿料,以使凹槽和第一導電漿料的表面位于同一平面上;
5、s13、使用第一模具對凹槽內(nèi)的第一導電漿料壓印成型一預設形狀并預留一間隙,在壓印成型后去除溢出的第一導電漿料;
6、s14、在預設形狀內(nèi)涂布第二導電漿料,將第二導電漿料復合于第一導電漿料上,并去除第一基材表面多余的第二導電漿料,以完成轉(zhuǎn)印膜制備。
7、作為優(yōu)選,s11、提供一預設厚度且壓印成型具備電極圖案凹槽的第一基材之前,還包括:
8、通過靜電紡絲法或平板涂布法制備30-125um厚度的pva薄膜。
9、作為優(yōu)選,所述pva薄膜的寬度為200-800um,斷裂伸長率為20-60%,拉伸強度為5-20mpa,肖氏a硬度為大于70hs。
10、作為優(yōu)選,s11、提供一預設厚度且壓印成型具備電極圖案凹槽的第一基材,包括:
11、通過精密熱壓機將制備好的pva薄膜放置在第二模具中,并在150-200℃溫度區(qū)間內(nèi)進行熱壓印成型,使pva薄膜的表面形成微米級甚至納米級的電極凹槽結(jié)構(gòu)。
12、作為優(yōu)選,所述第一模具和第二模具為單晶硅基材、多晶硅基材、銅基材、鎳基材、銅鎳合金基材、鎳鐵合金基材、鐵鋁合金基材或鋁合金基材中的一種。
13、作為優(yōu)選,所述第二模具的凸部與所述凹槽的形狀互補;
14、其中,所述模具的形狀為等腰三角形、等腰梯形、橢圓形、六邊形、直角梯形或長方形中的一種。
15、作為優(yōu)選,s12、在第一基材的壓印成型側(cè)涂布至少能填滿凹槽的第一導電漿料,并去除第一基材表面多余的第一導電漿料,以使凹槽和第一導電漿料的表面位于同一平面上,包括:
16、利用平板涂布法在已熱壓成型的pva薄膜上均勻涂抹第一導電漿料,使第一導電漿料完全填充凹槽,并將多余的第一導電漿料刮除以保證第一導電漿料填充完整且均勻分布,無變形。
17、作為優(yōu)選,s13、使用第一模具對凹槽內(nèi)的第一導電漿料壓印成型一預設形狀并預留一間隙,并在壓印成型后去除溢出的第一導電漿料,包括:
18、使用第一模具按照預設要求壓出高為2-5um,寬為5um并預留一間隙的凹槽圖案,并在100-200℃下烘干第一導電漿料。
19、作為優(yōu)選,s14、在預設形狀內(nèi)涂布第二導電漿料,將第二導電漿料復合于第一導電漿料上,并去除第一基材表面多余的第二導電漿料,包括:
20、將涂布后的第二導電漿料與已形成的第一導電漿料緊密接觸,以形成牢固的復合層;
21、通過加熱或施加壓力,使導電漿料之間相互融合,確保復合層無空隙,并形成連續(xù)導電路徑;其中,加熱溫度為50-80℃,持續(xù)時間為5-10min。
22、作為優(yōu)選,s14、在預設形狀內(nèi)涂布第二導電漿料,將第二導電漿料復合于第一導電漿料上,并去除第一基材表面多余的第二導電漿料,還包括:
23、當去除多余漿料后,導電漿料需要進行初步烘干,在80-100℃下烘干10-20分鐘,使?jié){料中的溶劑部分揮發(fā),并確保漿料初步固化;
24、為使導電漿料完全固化,再次進行高溫固化處理,溫度為150-200℃,固化時間為30-60分鐘,在此過程中,導電漿料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生交聯(lián)和燒結(jié),導電性能得到提升,形成穩(wěn)定的電極柵線。
25、作為優(yōu)選,所述第一導電漿料為銅漿、鉻漿、錫漿、銦漿、鎳漿、鈦漿、鉭漿中的一種,第二導電漿料為銀漿;
26、其中,所述銀漿的成分包括粘合劑,所述粘合劑為酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。
27、作為優(yōu)選,所述第一基材采用水溶性高分子材料,所述水溶性高分子材料為聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇-聚丙烯酸、聚乙烯醇-聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇中的一種。
28、作為優(yōu)選,所述電極圖案的凹槽縱截面形狀為三角形、梯形、矩形、菱形、半圓形或多邊形中的一種。
29、為了實現(xiàn)上述目的,根據(jù)本技術的另一個方面,還提供了一種光伏電極柵線制備方法。
30、根據(jù)本技術的光伏電極柵線制備方法,包括以下步驟:
31、s1、提供由復合導電漿料轉(zhuǎn)印膜制備方法制得的轉(zhuǎn)印膜;
32、s2、提供一第二基材,將第一基材具有導電漿料一側(cè)與第二基材貼合,并通過預設工藝參數(shù)的壓印方式,使第一導電漿料和第二導電漿料轉(zhuǎn)印至基材上;其中,壓印的工藝參數(shù):壓力為5-20mpa、溫度為80-180℃和時間為1-10min;
33、s3、去除第一基材,以使第一導電漿料和第二導電漿料保留在第二基材上;
34、s4、將第一導電漿料和第二導電漿料燒結(jié)于第二基材上,形成具有預設高寬比的光伏復合漿料電極柵線。
35、作為優(yōu)選,s2、提供一第二基材,將第一基材具有導電漿料一側(cè)與第二基材貼合,包括:
36、通過施加均向壓力并加熱烘干將第一導電漿料和第二導電漿料熱壓轉(zhuǎn)印至第二基材上,同時加熱烘干第一導電漿料和第二導電漿料使其與基材表面緊密貼合,不產(chǎn)生變形;其中,第二基材為單晶硅基材、多晶硅基材、鈣鈦礦基材、玻璃基材、塑料基材中的一種。
37、作為優(yōu)選,s3、去除第一基材,以使第一導電漿料和第二導電漿料保留在第二基材上,包括:
38、將轉(zhuǎn)印后的硅片放入25-75℃的水中清洗,使pva薄膜溶解并脫落,留下已經(jīng)轉(zhuǎn)印成功的復合漿料圖案,形成光伏電極柵線的基礎結(jié)構(gòu)。
39、作為優(yōu)選,s4、將第一導電漿料和第二導電漿料燒結(jié)于第二基材上,形成具有預設高寬比的光伏復合漿料電極柵線,包括:
40、將轉(zhuǎn)印第一導電漿料和第二導電漿料后的硅片放入高溫爐中,對復合漿料進行燒結(jié)處理;燒結(jié)溫度為500-800℃,確保銀漿完全燒結(jié),且與硅片形成緊密連接,生成預設高寬比的高精度光伏電極柵線。
41、為了實現(xiàn)上述目的,根據(jù)本技術的另一個方面,還提供了一種光伏電池。
42、根據(jù)本技術的光伏電池,其特征在于,包括制得的光伏電極柵線。
43、作為優(yōu)選,包括:第二基材層;
44、第二導電漿料層,沿所述第二基材層的長度方向間隔設置于所述第二基材層上;及
45、第一導電漿料層,沿垂直于所述第二基材層的厚度方向與所述第二導電漿料層相連;
46、其中,所述第一導電漿料層的縱截面形狀為等腰三角形、等腰梯形、橢圓形、六邊形、直角梯形或長方形中的一種;所述第二導電漿料層的縱截面形狀為等腰梯形。
47、作為優(yōu)選,所述第一導電漿料層和所述第二導電漿料層之間設置有鈍化涂層。
48、有益效果:在本技術實施例中,采用基于pva載體和納米壓印工藝的高分辨率復合銀/銅漿轉(zhuǎn)印膜的制備工藝方式,通過提供一預設厚度且壓印成型具備電極圖案凹槽的第一基材;在第一基材的壓印成型側(cè)涂布至少能填滿凹槽的第一導電漿料,并去除第一基材表面多余的第一導電漿料,以使凹槽和第一導電漿料的表面位于同一平面上;使用第一模具對凹槽內(nèi)的第一導電漿料壓印成型一預設形狀并預留一間隙,在壓印成型后去除溢出的第一導電漿料;在預設形狀內(nèi)涂布第二導電漿料,將第二導電漿料復合于第一導電漿料上,并去除第一基材表面多余的第二導電漿料,以完成轉(zhuǎn)印膜制備,達到了復合銀/銅漿、納米壓印和制備轉(zhuǎn)印膜的目的,從而實現(xiàn)了降低生產(chǎn)成本和制備高分辨率電極圖案的技術效果,進而解決了傳統(tǒng)的全銀漿導電通路,雖然導電效果良好,但是銀漿成本比銅漿昂貴,導致生產(chǎn)成本過高;以及,現(xiàn)有的轉(zhuǎn)印膜制備工藝較為單一的技術問題。