太阳能电池背银浆料及其制备方法、太阳能电池及其制备方法

文档序号:8362724
太阳能电池背银浆料及其制备方法、太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及一种太阳能电池背银浆料及其制备方 法、采用该背银浆料制备太阳能电池的方法以及由该方法制备得到的太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 太阳能是一种绿色能源,因其无污染、取之不竭、不受地域资源限制等优点而越来 越受到人们的重视,所以太阳能电池应运而生。太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能 的半导体器件,在光照的条件下太阳能电池会产生电流,通过栅线和电极将电收集起来并 传输出去。其中,太阳能电池背银浆料是太阳能电池电子浆料的主要组成部分,它在太阳能 电池生产中主要是用来制作背面主栅,起到将铝背场收集的电流汇流导出的作用。
[0003] 太阳能电池背面银浆主要由银粉、玻璃粉和有机载体组成。银粉作为浆料中的功 能相,起到导电的作用。由于背面主栅需要和金属焊条焊在一起串联成组件,因此,银层的 可焊性、耐焊性、与硅基板的附着力以及导电性成了太阳能电池背银浆料的重要性能参数。 除了这些性能参数,太阳能电池背银浆料的成本也严重影响着太阳能电池的生产成本。因 此,制备一种具有优良耐焊性和可焊性、强附着力、高导电性且低成本的太阳能电池背银浆 料构成了太阳能电池生产中的一个关键技术要点。
[0004] 现有技术中有公开采用0. 5-1微米和1-3微米两种小粒径的银粉制备太阳能电池 用背面银浆,其有利于烧结时形成银硅合金相,但该银硅合金相的共晶温度在840°C左右, 导致烧结温度需高于该温度,能源消耗大。现有技术中还有搭配使用纳米银粉和微米银粉 作为银浆导电体,但其中采用的纳米银粉粒径极小容易出现团聚,加大了银粉的分散难度, 加大了银浆的制备难度,同时成本也较高。

【发明内容】

[0005] 本发明解决了现有技术中太阳能电池背面银浆存在的烧结温度高以及银浆中银 粉容易团聚导致制备难度大、成本高的技术问题。
[0006] 本发明提供了一种太阳能电池背银浆料,所述太阳能电池背银浆料中含有第一银 粉、第二银粉、玻璃粉及有机载体;以所述太阳能电池背银浆料的总重量为基准,其中第一 银粉的含量为20-25wt%,第二银粉的含量为25-30wt%,玻璃粉的含量为Ι-lOwt%,有机载体 的含量为30-55wt% ;所述第一银粉的粒径为0· 1-0. 5 μ m,第二银粉的粒径为1-10 μ m,玻璃 粉的软化点温度为600-700°C。
[0007] 进一步,本发明提供了所述太阳能电池背银浆料的制备方法,包括先将玻璃粉分 散于有机载体中,然后将第一银粉和第二银粉分批次加入,研磨至浆料细度小于15 μ m,得 到所述太阳能电池背银浆料。
[0008] 本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:先在硅片背光面依 次印刷背面银浆和背场铝浆,烘干后在硅片向光面印刷正面银浆,入隧道炉烘干并烧结,得 到所述太阳能电池;其中,所述背面银浆为本发明提供的太阳能电池背银浆料。
[0009] 最后,本发明提供了一种太阳能电池,所述太阳能电池由本发明提供的制备方法 制备得到。
[0010] 本发明提供的太阳能电池背银浆料,其中采用的第一银粉相对于现有技术中使用 的纳米银粉具有较好的分散性能,相对于现有技术中使用的微米银粉具有较高的比表面 能,能形成较致密且较厚的银膜;采用的第二银粉能提高其在玻璃相中的过饱和度;同时 配合使用软化点温度为600-700°C的玻璃粉,能形成较薄的玻璃层,从而降低接触电阻率, 还有利于银晶均匀分散于玻璃相中,与硅衬底形成良好的欧姆接触,提高太阳能电池的光 电转换效率。同时本发明提供的太阳能电池背面银浆,其烧结温度低,制备方法简单,还具 有良好的焊接性能,能大大降低电池片的制作成本。
【具体实施方式】
[0011] 本发明提供了一种太阳能电池背银浆料,所述太阳能电池背银浆料中含有第一银 粉、第二银粉、玻璃粉及有机载体;以所述太阳能电池背银浆料的总重量为基准,其中第一 银粉的含量为20-25wt%,第二银粉的含量为25-30wt%,玻璃粉的含量为Ι-lOwt%,有机载体 的含量为30-55wt% ;所述第一银粉的粒径为0· 1-0. 5 μ m,第二银粉的粒径为1-10 μ m,玻璃 粉的软化点温度为600-700°C。
[0012] 如前所述,现有技术中也有公开采用不同粒径的银粉作为太阳能电池背银浆料的 导电体,例如采用两种不同粒径但均为小粒径的银粉、或者极小粒径的纳米银粉与极大粒 径的微米银粉搭配使用,存在各种难以克服的技术问题。本发明的发明人通过进一步的研 究实验发现,本发明中,也采用两种不同粒径的银粉作为银浆的导电体,其具有前述现有技 术中提及的优点,同时粒径为0. 1-0. 5 μ m的第一银粉具有较大的比面能,可以使银浆在较 低的烧结温度下得到表面较致密且较厚的银膜;而粒径为1-10 μ m的第二银粉具有较小的 比表面能,可增大银在玻璃液中的溶解量,而采用其他不同粒径配合的银粉均未能达到该 效果。
[0013] 具体地,所述第一银粉的粒径为0. 1-0. 5 μ m。发明人发现,若第一银粉的粒径小 于〇. 1 μ m,银粉太小难以分散;若粒径大于0. 5 μ m,银粉比表面能偏小,难以在表面形成致 密的银膜。所述第二银粉的粒径为l-l〇ym,优选为1-6μπι。发明人发现,若第二银粉的粒 径小于1 μ m,银粉的溶解量会大大降低;若粒径大于10 μ m,烧结后形成的玻璃层厚度不均 匀,玻璃层中重结晶出的银晶粒径大小不一、分布不均匀。
[0014] 具体地,选用粒径为0. 1-0. 5 μ m的第一银粉,其相对于现有技术中使用的纳米 银粉具有较好的分散性能,相对于现有技术中使用的微米银粉具有较高的比表面能,在高 温烧结推动力下会导致银颗粒在溶解之前就已经烧结成块银,减少了银在玻璃相中的溶解 量,在银颗粒之间烧结成块银过程中,银颗粒之间的孔隙收缩直至消失,由于玻璃粉的密度 比银大,银浆内的玻璃液从空隙中沉降形成玻璃层,从而形成较致密且较厚的银膜。而选用 粒径为I-IOym的第二银粉,其比表面能较低,相互之间不容易烧结,增加了银在玻璃相中 的溶解,使得银在玻璃相中的过饱和度增大,冷却过程中重结晶得到的银晶数量较多。
[0015] 本发明所述的第一银粉和第二银粉的形貌可以为片状、粒状、胶体状、无定形态、 树枝状等任意形状或多种形貌粉末的组合物。其中树枝状的银粉的造价较高,还难以制备。 因此本发明中,所述第一银粉、第二银粉优选为片状或粒状银粉。更优选情况下,所述第二 银粉采用片状银粉;这是由于片状银粉的比表面积相对较大、稳定,氧化度和氧化趋势较 低,电阻相对较低,同时,片状银粉可以提供较大的浮力,减缓片状银粉的沉积速度,增大银 粉在玻璃相中的溶解时间,可增加银在玻璃相中的溶解。
[0016] 进一步地,发明人还发现,银粉的粒径在达到技术要求后,还不能实现低的接触电 阻率,实现良好的欧姆接触,需要同时匹配使用特定软化点温度的玻璃粉。具体地,本发明 中,使用软化点温度为600-700°C的玻璃粉使得其需要达到较高的温度才可使玻璃粉软化 流动,因此在烧结过程中玻璃液的流动时间较短,能形成较薄的玻璃层,有利于发生银的量 子力学隧道效应,从而得到低的接触电阻率。同时高软化点的玻璃液有较高的结晶温度,可 使玻璃液在较高的温度凝固,防止玻璃液中析出的银晶相互扩散聚集,也可防止玻璃液析 出的银晶完全从玻璃液中沉淀下去,从而有利于形成银晶均匀地分布在玻璃层中,不仅改 变了玻璃本身的导电性,而且还增加电流传导的多级隧道效应,形成良好的欧姆接触。
[0017] 具体地,本发明中,所述玻璃粉的软化点温度为600-700°C,其属于高软化点玻璃 粉。发明人通过对比实验发现,若所采用玻璃粉的软化点温度低于
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