一种太阳能电池用电极浆料和太阳能电池背电极及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能电池用电极浆料，及一种太阳能电池背电极，以及该太阳 能电池背电极的制备方法。
【背景技术】
[0002] 晶体硅太阳能电池占据了光伏市场电池量的80%以上的份额，并且有望成为未来 电力供应的主要支柱。降低太阳能电池的成本是光伏发电民用化的一个重要方向。目前商 业的制作晶体硅太阳能电池背电极的方法是采用丝网印刷银导电浆料的方法，该工艺简单 成熟，便于规模化生产。但是，银导电浆料成本相对较高。如何采用非银(或少银)材料制备 电池的背面电极，是目前太阳能电池降低成本的一个重要方向。
[0003] 目前有许多文献提到采用包覆银的铜粉作为背面电极浆料的导电金属粉，但银包 铜粉中银仍然占不少的比重，并且包覆工艺增加了金属粉的制作成本，综合上述因素，该方 案于降低电池成本无大益处。专利申请CN102194898A公开了一种晶体硅太阳能电池用的 导电镍浆，虽然该浆料中不采用银粉，但金属镍的导电性能远低于银，并且镍金属在常规烧 结温度下与硅的附着力以及欧姆接触并不好，因此，电池的光电转换效率可能有较大的下 降。
[0004] 专利申请CN102248243A公开了一种用于焊料涂覆在工件上的方法和装置，具体 是采用将锡或锡合金焊丝加热熔融，并在超声波所施加的超声振动作用下，将熔融状态下 的金属液涂覆到太阳能电池铝背场表面，由涂覆带形成太阳能电池的背电极。该方案形成 的背电极，相比传统的印刷银电极，电极带与铝背场的附着强度高，与光伏焊带的焊接性能 也好。但该方法需要专门设计的超声波设备，设备成本增加，并且，该方案的超声震动很容 易造成硅片的破碎或隐裂；电池片的成品率降低，同样造成成本的增加。
[0005] 因此，现在急需一种导电浆料，采用该导电浆料制备太阳能电池背电极能够增强 电极带和铝背场的附着力，提高电池的光电效率，降低成本。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的电极带和铝背场的附着力低，以及电池的光电效 率低，成本较高的缺陷，提供一种太阳能电池用电极浆料，及一种太阳能电池背电极，以及 该太阳能电池背电极的制备方法。
[0007] 本发明的发明人在研究中发现，将锡合金粉和助焊剂用于制备太阳能电池用电极 浆料，且当助焊剂中含有氟硼酸盐和/或卤化物，该卤化物含有氟化物和氯化物时，使用该 太阳能电池用电极浆料制备太阳能电池背电极时，在烧结条件下，含有氟化物和氯化物的 卤化物混合物和/或氟硼酸盐，可迅速与铝背场表面的氧化铝膜反应，使新鲜的铝表面与 融熔锡合金接触，并形成结合，冷却后，融熔的锡合金液冷却并保持在铝背场表面，形成锡 合金电极带，从而能够增强电极带和铝背场的附着力，提高电池的光电效率，降低生产成 本。
[0008] 因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了 一种太阳能电池用电极浆料，该 电极浆料含有锡合金粉和助焊剂，助焊剂含有无机盐、增稠剂、有机溶剂和触变剂，其中，无 机盐含有氟硼酸盐和/或卤化物，卤化物含有氟化物和氯化物。
[0009] 另一方面，本发明提供了一种太阳能电池背电极的制备方法，该方法包括：将具备 正电极线和铝背场的硅片，在铝背场表面印刷电极浆料，然后烘干并烧结，在铝背场表面上 得到锡合金电极带，其中，所述电极浆料为如上所述的电极浆料。
[0010] 第三方面，本发明还提供了如上所述的方法制备的太阳能电池背电极。
[0011] 采用本发明的电极浆料制备太阳能电池片背电极和电池，能够增强电极带和铝背 场的附着力，提高电池的光电效率，降低生产成本。
[0012] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014] 一方面，本发明提供了一种太阳能电池用电极浆料，该电极浆料含有锡合金粉和 助焊剂，助焊剂含有无机盐、增稠剂、有机溶剂和触变剂，其中，无机盐含有氟硼酸盐和/或 卤化物，卤化物含有氟化物和氯化物。
[0015] 根据本发明所述的电极浆料，其中，电极浆料中只要含有锡合金粉和助焊剂，且助 焊剂中只要含有氟化物和氯化物的卤化物混合物和/或氟硼酸盐，即可实现发明目的，即 提高电极浆料在铝背场表面形成的电极带在铝背场上的附着力，并且提高光电效率，降低 生产成本。但是，为了进一步提高电极浆料在铝背场表面形成的电极带与铝背场间的附着 力，优选地，氟硼酸盐为氟硼酸钾、氟硼酸钠、氟硼酸铵、氟硼酸锌、氟硼酸亚锡、氟硼酸铜、 氟硼酸铅和氟硼酸镉中的至少一种，进一步优选为氟硼酸铅或氟硼酸镉，因如采用氟硼酸 铅或氟硼酸镉，助焊剂在去除氧化物膜的同时可析出沉淀铅或镉重金属，该类金属可改善 铝表面的润湿作用。从而增强锡合金与铝的附着力，但该类物对环境有害。
[0016] 优选地，氟化物为氟化钾、氟化钠、氟化锂、氟化锶和氟化铵中的至少一种。
[0017] 优选地，氯化物为氯化铵、氯化锌、氯化锡、氯化铜、氯化铅和氯化镉中的至少一 种，进一步优选为氯化铅、氯化镉。当助焊剂中含有氯化物和氟化物时，优选地，氯化物与氟 化物的比例为1 :1-5。
[0018] 根据本发明所述的电极浆料，其中，锡合金粉和助焊剂的含量可以为常规的添加 量，为了进一步提高电极浆料在铝背场表面形成的电极带与铝背场间的附着力，并且进一 步减少助焊剂在烧结过中的残留而提高电池片的导电性，优选地，以电极浆料的重量为基 准，所述锡合金粉的含量为85-92重量％，所述助焊剂的含量为8-15重量％。
[0019] 根据本发明所述的电极浆料，其中，对助焊剂中含有的无机盐、增稠剂、触变剂和 有机溶剂的用量可以在较宽的范围内，为了使得无机盐与氧化铝膜充分反应，进一步提高 电极浆料在铝背场表面形成的电极带与铝背场间的附着力，优选地，以助焊剂的重量为基 准，无机盐的含量为5-30重量％，增稠剂的含量为5-20重量％，触变剂的含量为0. 2-5. 0重 量％，有机溶剂的含量为50-90重量％。
[0020] 根据本发明所述的电极浆料，其中，增稠剂可以为常规的用于制备电极浆料的增 稠剂，例如可以选自松香、改性松香和丙烯酸树脂中的至少一种。
[0021] 根据本发明所述的电极浆料，其中，触变剂可以为常规的用于制备电极浆料的触 变剂，例如可以为改性氢化蓖麻油和/或聚酰胺蜡粉。
[0022] 根据本发明所述的电极浆料，其中，有机溶剂的种类可以为常规的溶解增稠剂和 触变剂用于制备电极浆料的有机溶剂，其用量和内部组分的含量也可以为本领域常规的用 量。但本发明的发明人在研究中发现，当有机溶剂为溶剂A和溶剂B的混合物；以有机溶剂 的重量为基准，溶剂A的含量为30-70重量％，溶剂B的含量为30-70重量％ ;溶剂A为三乙 醇胺，溶剂B选自松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松节油、乙二醇丁醚、柠檬酸三 丁酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯和磷酸三丁酯中的至少一种时，能够进一步提高电极浆料在 铝背场表面形成的电极带在铝背场上的附着力，因此，优选情况下，有机溶剂为溶剂A和溶 剂B的混合物；以有机溶剂的重量为基准，溶剂A的含量为30-70重量％，溶剂B的含量为 30-70重量％;溶剂A为三乙醇胺，溶剂B选自松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松节 油、乙二醇丁醚、柠檬酸三丁酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯和磷酸三丁酯中的至少一种。
[0023] 根据本发明所述的电极浆料，其中，锡合金粉为常规制备电极浆料的锡合金，为了 环保，并更有效地减少对环境的污染，优选地，锡合金粉不含铅，锡合金粉为锡铜合金、锡铋 合金、锡银铜合金和锡银铋合金中的至少一种。
[0024] 根据本发明所述的电极浆料，其中，锡合金粉中银的含量为常规用量，为了进一步 提高锡合金粉的烧结性能以及降低生产成本，优选地，基于锡合金粉的总重量，银的含量为 0-3重量％。
[0025] 根据本发明所述的电极浆料，其中，锡合金粉中颗粒粒径的分布没有特殊要求，只 要粒径分布均匀即可，为了进一步提高锡合金粉的烧结性能，优选地，锡合金粉的D 5tl处在 30-40 μ m，Dlt!处在 10-20 μ m，D9tl 处在 50-70 μ m。
[0026] 在本发明中，助焊剂制备方法可以为常规的制备助焊剂的方法，例如，可以为： 按比例将无机盐、增稠剂、触变剂溶解在有机溶剂中，在40_60°C下使其充分溶解并搅拌 0.5-5. 0h，得到助焊剂。
[0027] 在本发明中，电极浆料的制备方法可以为常规的制备电极浆料的方法，例如，可以 为：将按比例称量的助焊剂置于高速分散机的不锈钢罐中，分多次加入锡合金粉，每次加 入先搅匀，再加下一次；全部加完后，高速搅匀；再用三辊研磨机进行多次研磨至细度小于 100-120 μ m，即可得电极浆料。
[0028] 另一方面，本发明提供了一种太阳能电池背电极的制备方法，该方法包括：将具备 正电极线和铝背场的硅片，在铝背场表面印刷电极浆料，然后烘干并烧结，在铝背场表面上 得到锡合金电极带，其中，所述