一種晶硅太陽能電池鋁漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁漿及其制備方法，尤其涉及一種晶硅太陽能電池鋁漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種取之不盡，用之不竭的清潔型能源，太陽能發(fā)電是直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，是所有清潔能源中對(duì)太陽能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少、利用最直接的方式。目前，晶體硅太陽能電池是主要的太陽能電池。
[0003]鋁漿是制備晶體硅太陽能電池的一種重要原料，通常采用絲網(wǎng)印刷工藝將其印刷于P型硅電池背面，然后經(jīng)過烘干燒結(jié)使鋁原子擴(kuò)散進(jìn)硅體當(dāng)中，形成P-P+，該背場(chǎng)可以減少電子和空穴在界面的復(fù)合速率，增加載流子的壽命，還可增加紅光效應(yīng)，從而起到提升電池開路電壓和短路電流的作用。在形成鋁背場(chǎng)時(shí)，該鋁背場(chǎng)可以形成吸雜中心，對(duì)硅中Na、L1、K、Fe、Co、N1、Cu等產(chǎn)生吸雜作用，從而起到提升填充因子，最終起到提高光電轉(zhuǎn)換效率的作用。
[0004]由于硅表面非常光亮，會(huì)反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。為此工業(yè)生產(chǎn)基本都是用化學(xué)氣相沉積沉積一層氮化硅膜，將反射損失減小到5%甚至更小。而在實(shí)際操作中由于設(shè)備問題使得硅片背面四周會(huì)出現(xiàn)反鍍情況，氮化硅對(duì)熱量吸收較大，燒結(jié)時(shí)使得鋁漿在有反鍍的地方得到的熱量偏低，出現(xiàn)玻璃粉達(dá)不到熔融狀態(tài)，從而導(dǎo)致鋁漿燒結(jié)后背場(chǎng)邊緣附著力低且較為粗糙的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種晶硅太陽能電池鋁漿及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種晶硅太陽能電池鋁漿，其特征在于:包含以下重量百分比成分:微晶玻璃粉0.5-5wt%，鋁粉65-80wt%，有機(jī)粘合劑 10_30wt%，添加劑0.l_5wt%。
[0008]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述微晶玻璃粉包含以下重量百分比成分:Si02:4-20wt%，Bi203:40-60wt%，Sb203:10-30wt% ,Zn0:2-12wt% ,B203:5-25wt %,Li2O: l-15wt%,Al2O3:1-15wt % ,T12: l_20wt %，ZrO2: l_20wt % ,MgO2: l_20wt %。
[0009]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述微晶玻璃粉的平均粒徑為0.1-5μπι0
[0010]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述鋁粉為球型鋁粉，其純度>98.5%，平均粒徑為1-8um。
[0011]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述有機(jī)粘合劑包含以下重量百分比成分:有機(jī)樹脂2-15wt%，有機(jī)溶劑80-95wt%，表面活性劑0.5_5wt%。
[0012]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述有機(jī)樹脂為乙基纖維素、硝基纖維素、醇酸樹脂、酚醛樹脂中的一種或幾種的組合;所述有機(jī)溶劑為松節(jié)油透醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚醋酸酯、正丁醇、乙二醇單丁醚、乙二醇苯醚中的一種或幾種的組合;所述表面活性劑為卵磷脂、司班、羊毛脂中的一種或幾種的組合。
[0013]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述有機(jī)樹脂是乙基纖維素；所述有機(jī)溶劑為松節(jié)油透醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚醋酸酯、乙二醇苯醚按照指定重量比形成的混合物;所述表面活性劑為司班。
[0014]優(yōu)選的，所述的一種晶硅太陽能電池鋁漿，其中:所述添加劑是硅烷偶聯(lián)劑kh550或kh560中的任意一種。
[0015]—種晶硅太陽能電池鋁漿的制備方法，其包括如下步驟:
[0016]SI，制備微晶玻璃粉:將指定重量百分比的原料混合均勻并置于高溫電阻爐中，于900-1400 °C熱熔0.5-1.5h，取出后水淬、粉碎、球磨、過篩，于60-90 °C干燥后，過篩得到指定平均粒徑的微晶玻璃粉；
[0017]S2，制備有機(jī)粘合劑:將指定重量百分比的有機(jī)溶劑加入容器中，在攪拌狀態(tài)下加入指定重量百分比的有機(jī)樹脂，升溫至80-100°C，保溫0.5-1.5h后降溫到40-50°C，并加入指定重量百分比的表面活性劑后，過濾得到有機(jī)粘合劑；
[0018]S3，制備鋁漿:根據(jù)成分配比，將鋁粉、微晶玻璃粉、有機(jī)粘合劑及助劑混合，調(diào)成糊狀，用三輥機(jī)乳制研磨至漿料細(xì)度小于20μπι，粘度為15-40Pa.S，得到晶硅太陽能電池微晶玻璃鋁漿。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
[0020]本發(fā)明使用微晶玻璃粉，在硅片出現(xiàn)反鍍情況下，大大提高了附著力，并且翹曲程度較低，依舊保持外觀狀況，并且在較高溫度下燒結(jié)無鋁珠不起包等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明的鋁漿提高了光電轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)，本發(fā)明的鋁漿也提高了鋁漿耐水煮性。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面就對(duì)本發(fā)明方案作進(jìn)一步說明:
[0023]—種晶硅太陽能電池鋁漿，包含以下重量百分比成分:微晶玻璃粉0.5_5wt%，鋁粉65-80wt%，有機(jī)粘合劑10_30wt%，添加劑0.l_5wt%。
[0024]其中，所述微晶玻璃粉在高溫?zé)Y(jié)過程中熔化，將鋁粉附著在硅片表面，形成致密均勻的導(dǎo)電膜;所述鋁粉在漿料中是導(dǎo)電功能相，其在高溫時(shí)可與硅形成共熔合金，并在電極中起導(dǎo)電作用，能和半導(dǎo)體材料硅形成良好的歐姆接觸;所述有機(jī)粘合劑起分散作用，使無機(jī)粉體均勻分散在漿料中，形成一種穩(wěn)定的懸浮體，保持漿料內(nèi)各組分的配比;所述添加劑是用來改變漿料的工藝性能，使?jié){料具有一定的流動(dòng)性、觸變性、可塑性，使?jié){料易于絲網(wǎng)印刷。
[0025]除了不同組分的含量會(huì)影響鋁漿的性能外，各組分的具體成分類型及各組分的物理特征也進(jìn)一步影響鋁漿的性能。
[0026]具體的，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，微晶玻璃粉是提供一種在焙燒過程中與熔融鋁接觸硅的重要連接物質(zhì)，并且還能調(diào)節(jié)基板與鋁粉之間的膨脹系數(shù)，降低基板的彎曲度。其有以下幾種要求:
[0027]1.粒徑:一般在1-3μπι太小容易發(fā)生翹曲，太大容易灰化；
[0028]2.軟化點(diǎn):玻璃粉的軟化點(diǎn)要適中，過高會(huì)在峰值時(shí)不能完全熔融，出現(xiàn)生燒，過低會(huì)造成玻璃過流不能形成膜結(jié)構(gòu)；
[0029]3.膨脹系數(shù):其膨脹系數(shù)應(yīng)與硅相對(duì)應(yīng)，否則容易翹曲；
[0030]4.雜質(zhì)含量:不應(yīng)有導(dǎo)致光轉(zhuǎn)化效率減小的物質(zhì)；
[0031 ] 5.含量:其對(duì)鋁漿的電性能影響很大，在保證工藝的同時(shí)，應(yīng)該盡量減少玻璃粉的含量。
[0032]因此，本發(fā)明中所述微晶玻璃粉包含以下重量百分比成分:S12:4-20wtBi2O3:40-60wt% ,Sb2O3:10-30wt% ,Zn0:2-12wt% ,B203:5-25wt% ,Li2O: l-15wt% ,Al2O3:1-15wt% ,Ti02:l-20wt% ,Zr02:l-20wt% ,MgO2: l-20wt%，并且所述微晶玻璃粉的平均粒徑為0.l-5ym0
[0033]由于反鍍的硅片存在燒結(jié)時(shí)背面鋁漿受溫不均的現(xiàn)象，一般玻璃粉存在軟化點(diǎn)無法兼顧的情況，而微晶玻璃粉的軟化點(diǎn)較低，因此即使存在反鍍的情況，微晶玻璃粉仍能達(dá)到熔融狀態(tài)，同時(shí)由于微晶玻璃粉在熱處理時(shí)會(huì)析出大量細(xì)小的晶體，使得低軟化點(diǎn)的微晶玻璃粉在較高溫度下不會(huì)出現(xiàn)過流的現(xiàn)象，從而保證鋁漿燒結(jié)后背場(chǎng)邊緣具有較高的附著力低。
[0034]同時(shí)，由于鋁粉是作為背場(chǎng)主要的導(dǎo)電相而存在，在燒結(jié)后相互連接構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并與硅層形成硅鋁層合金，吸除多余雜質(zhì)，鋁粉的各項(xiàng)性能對(duì)太陽能電池的輸出特性及背電場(chǎng)外觀有著關(guān)鍵的影響。
[0035]因此，所述鋁粉為球型鋁粉，其純度>98.5%，平均粒徑為l-8um。
[0036]所述有機(jī)粘合劑包含以下重量百分比成分:有機(jī)樹脂2_15wt%，有機(jī)溶劑80-95wt %，表面活性劑0.5-5wt %。
[0037]進(jìn)一步，有機(jī)樹脂是把鋁粉和作為高溫粘結(jié)劑的微晶玻璃粉以及其他固體粉末分散成膏狀流體，以方便用印刷的方法將漿料印刷在基板上，針對(duì)這種情況，有機(jī)樹脂應(yīng)有以下幾種要求:
[0038]1.有機(jī)載體應(yīng)都是惰性物質(zhì)，相互不反應(yīng)；
[0039]2.有機(jī)載體主要作用是分散粉末，其要求與粉末之間接觸面的表面張力要小，保證良好的浸潤(rùn)能力；
[0040]3.有適當(dāng)?shù)膿]發(fā)性，有機(jī)載體應(yīng)該在低溫下有較低的蒸汽壓，而在一定的溫度下應(yīng)該容易揮發(fā)，高溫下能迅速揮發(fā)，避免漿料二次流動(dòng)；
[0041 ] 4.有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，載體和固體粉末結(jié)合時(shí)能提供絮狀結(jié)構(gòu)，以形成塑流型觸變系統(tǒng)，粘度要適中，可調(diào)節(jié)；
[0042]5.有機(jī)載體不應(yīng)該有固定沸點(diǎn)，加熱過程中能逐步氣化燃燒，并且灰分要盡量少。
[0043]因此本發(fā)明中，所述有機(jī)樹脂為乙基纖維素、硝基纖維素、醇酸樹脂、酚醛樹脂中的一種或幾種的組合;所述有機(jī)溶劑為松節(jié)油透醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚醋酸酯、正丁醇、乙二醇單丁醚、乙二醇苯醚中的一種或幾種的組合;所述表面活性劑為卵磷脂、司班、羊毛脂中的一種或幾種的組合。
[0044]優(yōu)選，所述有機(jī)樹脂是乙基纖維素；所述有機(jī)溶劑為松節(jié)油透醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚醋酸酯、乙二醇苯醚按照指定重量比形成的混合物;所述表面活性劑為司班。
[0045]以上各原料可直接使用市場(chǎng)工業(yè)級(jí)，對(duì)成本控制及供應(yīng)商選擇門檻較低。
[0046]所述添加劑是硅烷偶聯(lián)劑kh550或kh560中的任意一種。
[0047]進(jìn)一步，本發(fā)明還揭示了一種晶硅太陽能電池鋁漿的制備方法，包括如下步驟:
[0048]SI，制備微晶玻璃粉:將指定重量百分比的原料混合均勻并置于高溫電阻爐中，于900-1400 °C熱熔0.5-1.5h，取出后水淬、粉碎、球磨、過篩，于60-90 °C干燥后，過篩得到指定平均粒徑的微晶玻璃粉；
[0049]S2，制備有機(jī)粘合劑:將指定重量百分比的有機(jī)溶劑加入容器中，在攪拌狀態(tài)下加入指定重量百分比的有機(jī)樹脂，升溫至80-100°C，保溫0.5-1.5h后降溫到40-50°C，并加入指定重量百分比的表面活性劑后，過濾得到有機(jī)粘合劑；
[0050]S3，制備鋁漿:根據(jù)成分配比，將鋁粉、微晶玻璃粉、有機(jī)粘合劑及助劑混合，調(diào)成糊狀，用三輥機(jī)乳制研磨至漿料細(xì)度小于20μπι，粘度為15-40Pa〃S，得到晶硅太陽能電池微晶玻璃鋁漿。