一种高性能n型太阳能电池正面电极用银铝浆的制作方法【
技术领域：
】[0001]本发明属于太阳能电池领域，尤其设及一种正面电极用银侣浆材料。【
背景技术：
】[0002]提高转换效率和降低成本是太阳能光伏一直追逐的目标。由于铁等常见金属杂质对电子的俘获截面比对空穴的俘获截面大，所W在低注入情况下，n型娃比P型娃具有更高的少子寿命。在太阳能级娃材料中，n型Cz娃有效少子寿命在1msW上，即使n型多晶娃的少子寿命也能够达到100帖，远高于P型晶体娃。因此相对于P型娃，n型晶体娃更具备条件提高太阳电池的转换效率，特别是高效太阳能电池，如IBC、HIT、双面电池等，对少子寿命要求较高，只有n型晶体娃才能满足要求。另外，近年来电池组件的衰减越来越引起人们的重视，特别是在风沙、盐碱、潮湿环境中P型晶体娃电池光致衰减效应尤为严重。早在1973年，比Fischer和W.Pschunder(Fischer,比andW.Pschunder.Investigationofphotonandthermalinducedchangesinsiliconsolarcells.In10化IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference.1973.PaloAlto,CA,USA.)就发现刚制作好的棚渗杂p型Cz单晶太阳电池在光照下会出现明显的衰减。1997年，J.Schmi化等（Schmi化，J.，A.G.Aberle,andR.Hezel.InvestigationofcarrierlifetimeinstabilitiesinCz-grownsilicon.In26thIE邸PVSC.1997.NewYork,USA.)人证实棚渗杂Cz娃出现的光致衰减现象是由于棚氧对所引起，由于磯渗杂n型Cz娃中棚含量极低，棚氧对所引起的光致衰减并不明显。因此，从进一步提高电池转换效率和抗诱导衰减方面考虑，n型晶体娃电池将是W后研究和市场化的主要方向。[0003]持续降低成本和不断提高转换效率是太阳能光伏能被广泛利用的必然要求。丝网印刷是目前商业化娃基太阳能电池最重要的金属化工艺，同时也是成本最低的金属化方式。但是若将目前商业化的P型银浆直接用在n型电池上，接触电阻太大，大大降低效率。考虑到侣浆成功用在P型娃背面，因此认为侣对银浆与P+发射极形成良好欧姆接触起到关键作用。事实上，实验表明当侣做为添加剂加入到银浆中，随着侣含量的增加接触电阻明显下降，但是同时也引起漏电和体电阻的显著增加（比Ke巧etal."Developmentofscreenprintablecontactsforp+emittersinbifacialsolarcells"Proceedings21stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,DresdenGermany,2006)。纯金属侣的电阻率为2.65X1(T8Qm，纯金属银的电阻率为1.586X1(T8Qm，因此，随着侣含量增加，体电阻也会增大。而且由于单质侣极易氧化，在超细侣粉表面形成一层绝缘的氧化侣保护层，阻止了侣对P+层的进一步扩散和合金化进程。[0004]为了解决n型晶娃太阳电池丝网印刷银侣浆中单质金属侣粉作为添加剂，侣粉易氧化阻止侣对P+发射极层进一步扩散和合金化问题，本发明提供一种N型太阳电池正面电极用银侣浆，通过侣娃合金粉替代纯金属侣粉，用于n型晶娃太阳电池的P+接触。将本发明提供银侣浆丝网印刷在n型晶体娃电池上，经过红外烧结炉在适当温度下烧结，电池接触电阻低、开压高、漏电小、转换效率高。该厚膜浆料的组成为导电银粉、玻璃粉、有机载体相、添加剂为侣娃合金粉。【
发明内容】[0005]N型太阳电池正面电极用银侣浆组成包括；导电银粉、玻璃粉、有机载体相和添加剂渗侣娃合金粉。添加剂侣娃合金粉通过扩散在P+发射极形成重渗，使银娃发射极形成高导电通路，降低接触电阻。同时侣娃合金中娃的存在避免了高温下银娃发射极界面处由于侣娃互扩使P+发射极中的娃扩散到电极中，因此可W避免造成发射极表面缺陷，减少漏电，提高开压。本发明的浆料适用于n型多晶和单晶娃太阳电池丝网印刷电极。[0006]1导电银粉银粉是银浆料中的导电相。导电银粉可W是单质银也可W是银合金，包括Ag-化、Ag-Ni、Ag-PtAg-Mg合金等。导电银粉可W是球状、片状、类球状、块状、树枝状等。导电银粉的直径大小为0.2--10化。若银粉颗粒小于0.2化，银粉表面能大，烧结温度低，银-娃界面处接触点少，接触电阻大。若银粉颗粒大于10化，烧结温度高，银容易扩散到娃发射极内部，形成复合中屯、，引起漏电，甚至会击穿发射极，造成电池失效。本发明导电银粉颗粒的合适大小是1-5化，导电银粉在银浆中的比例是75-95wt%，合适的比例是8〇-90wt%。[0007]2添加剂侣娃合金在常温下具有优异的化学稳定性，不易氧化。侣娃合金在娃含量12.2%(摩尔含量）时共晶点温度为577C，作为n型接触料高温烧结时，侣娃合金烙化，使侣娃合金更容易流动到银娃接触界面，便于侣扩散到P+发射极内，提高了电极下发射极载流子的浓度，降低银-娃界面的接触电阻，同时也减少了体相中侣含量，降低体电阻。另外，侣娃合金中娃的存在阻止了高温下银娃发射极界面处由于侣娃互扩使P+发射极中的娃扩散到电极中，因此可W避免造成发射极表面缺陷，减少漏电，提高开压。[0008]侣娃合金中娃含量为l-20wt%，合适的含量在5-15wt%范围。娃含量过低不能有效抑制银娃界面处侣娃互扩。娃含量过高，侣娃合金的烙化温度较高，烧结时不易烙化，使侣娃不能起到有效作用，同时造成体电阻增加。侣娃合金粉的颗粒大小在0.5-10化范围。加入量在1-lOwt%之间，若加入量低于Iwt%，在银娃界面发射极上不能形成有效侣重渗杂；若加入量大于10%，使电极体电阻增加，转换效率降低，同时也会使电池的焊接性能下降。侣娃合金粉添加量的合适范围在l-6wt%之间。[000引3玻璃粉玻璃粉在浆料中作为高温粘结相。用于太阳能电池浆料中的玻璃要具有低烙点和玻璃转化温度，高温下对娃发射极表面和银具有良好的润湿性，能够穿透Si化减反射层，形成良好的欧姆接触。此外玻璃料的成分及烧结过程也会影响到电极的可焊性和耐焊性。因此，本发明所设及的玻璃为化0-B203-Si02、Te02-B203-化0、Bi203-B203-Si02、Te02-PbO体系玻璃。玻璃的软化温度为280-550°C，玻璃粉颗粒大小为1-10化。玻璃粉在浆料中占的比例为1-lOwt%，若玻璃含量低于Iwt%，电极粘结强度小，溶银和对Si化开孔能力差，接触电阻大。若玻璃含量高于lOwt%，银娃接触界面处玻璃层较厚，影响光电子的传输与收集，同时，体相中的玻璃较多，会造成体电阻增加，使转换效率降低。[0010]4有机载体相有机载体的作用是把导电相银粉、玻璃粉、添加剂侣娃合金粉混合分散成膏状，形成具有特殊流变性、触变性能的浆料。使浆料在丝网印刷剪切力作用下精确地印出设计的电极图案，并使电极与娃之间形成良好的物理接触，使电极具有一定的高宽比。有机载体相主要有溶剂、增稠剂、增塑剂、表面活性剂、触变剂组成。溶剂主要有松节油、松油醇、了基卡必醇、了基卡必醇醋酸醋、巧樣酸S了醋中的一种或几种组成，增稠剂主要为己基纤维素、了基纤维素，增塑剂主要为邻苯二甲酸醋，表活性剂主要为羊脂酸、卵磯脂、司班85,触变剂主要为氨化藍麻油。[0011]银浆中有机载体相的含量为3-10%。当有机载体相的含量低于3%时，有机载体相很难将银粉、玻璃粉、添加剂侣娃合金粉充分润湿分散；而当有机载体相含量大于10%时，所印制的电极烧结后烧结密度太小，导致电池串联电阻较大。[0012]浆料的制备方法；精确称量银粉(粒度1-3化球形银粉)、蹄酸盐体系玻璃粉(粒度3-5化)、侣娃合金粉(娃含量15wt%，粒度1-3化)，上述S种粉体在浆料中的总含量90wt%，玻璃粉和有机相保持不变，改变银粉和侣娃合金粉的比例。将=种固体粉末按照比例精确称量后，将该=种粉末充分混合，使之均匀分散，然后加入有机相充分揽拌进行预分散，再用S漉机礙压至刮板细度小于14化，得到n型晶体娃太阳能电池正面电极用银侣浆料。[0013]将所制得的n型银侣浆料丝网印刷在n型娃片上，在适当的温度下经过红外烧结炉烧结，制得太阳能电池片，测试其电性能。所用的娃片为n型单晶娃或多晶娃，经过化学表面制绒，扩棚后形成p-n结，方阻80-90Q/□，去棚娃玻璃、刻边后，PECVD沉积Si化减反射层，膜厚80-90皿。[0014]【具体实施方式】实施例[00巧]按照表1的配方制备银浆S1、S2、S3,分别印制于单晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)两种规格的娃片上，经烧结后制得太阳能电池，测试电性能，取平均数据，结果列于表3和表4中。[001引比较例按与实施例相同的工艺制备含固量为90wt%、添加纯的金属侣粉0、5wt、lOwt%的导电银浆记为Al、A2、A3。分别在单晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)两种规格的娃片上印制电极，经烧结形成娃太阳能电池，测试电性能，取平均数据。实施例及比较例所制得太阳能电池的电性能WS1浆料电池为基准，比较结果列于表3和表4。[0017]表1实施例的配方组成表【主权项】1.一种高性能N型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于该银铝浆由导电银粉、添加剂铝硅合金粉、玻璃粉和有机载体相组成，其中，导电银粉的含量为75-95wt%，添加剂铝硅合金粉的含量为l-l〇wt%，玻璃粉的含量为1-lOwt%，有机载体相3-lOwt%。2.根据权利要求1所述的n型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于所述的导电银粉为Ag、Ag-Cu合金、Ag-Ni合金、Ag-Pd合金、Ag-Mg合金中的一种及以上。3.根据权利要求1和2所述的n型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于所述的导电银粉的颗粒平均粒径为〇.2-10Mm。4.根据权利要求1所述的n型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于所述的添加剂铝硅合金粉中硅的含量为l-20wt%。5.根据权利要求1和4所述的n型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于所述的铝硅合金粉的颗粒平均粒径为〇.5-10Mm。6.根据权利要求1所述的n型太阳能电池正面电极用银铝浆，其特征在于所述的玻璃粉的颗粒平均粒径为1-10Mm。【专利摘要】为了解决n型晶硅太阳电池丝网印刷银铝浆中单质金属铝粉作为添加剂，铝粉易氧化阻止铝对p+发射极层进一步扩散和合金化问题，本发明提出一种高性能N型太阳电池正面电极用银铝浆，其由导电银粉、玻璃粉、有机载体相和添加剂掺铝硅合金粉组成，其特征是添加剂为铝硅合金粉，在铝硅合金粉中硅的含量为1-20wt%。铝硅合金粉通过扩散在p+发射极形成重掺，使银硅发射极形成高导电通路，降低接触电阻。铝硅合金中硅的存在避免了高温下银硅发射极界面处由于铝硅互扩使p+发射极中的硅扩散到电极中，可避免造成发射极表面缺陷，减少漏电，提高开压。【IPC分类】H01L31-0224,H01B1-22【公开号】CN104810076【申请号】CN201510207047【发明人】杨云霞,韩向超,袁双龙,高维川,仝华,袁晓,李红波【申请人】华东理工大学【公开日】2015年7月29日【申请日】2015年4月28日