一种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆及其制备方法和应用_2

文档序号:9647418阅读:来源:国知局
为2 μ m-3 μ m的微米级铝粉、60.00%-90.00%的粒径为5 μ m_6 μ m的微米级铝粉,使用时根据密堆积原理计算出两种微米级铝粉搭配需要的最佳比例,并在此基础上根据铝浆性能的需求,对不同粒径的微米级铝粉比例进行调整从而获得工艺性最好的铝浆配方。当微米级铝粉比例中细粉含量较高时,浆料烧结后的电阻率会降低,同时细铝粉的活性一般高于粗铝粉,高温状态下铝向硅片中扩散的量就会增多,有助于铝和硅形成更好的BSF层,提高电池的电性能,且细粉含量较高会造成烧结过程中铝膜容易起包、铝珠等,影响铝电极的外观和电性能;较粗的铝粉则反之。
[0023]而采用的玻璃粉是无铅玻璃粉,具体来说,玻璃粉为铋-硼-硅-锌硅酸盐体系的玻璃粉,该玻璃粉的组份及重量百分含量为:60.00%-75.00%的三氧化二铋、8.00%-20.00%的三氧化二硼、0.05%-1.50%的三氧化二锑、1.00%-8.00%的二氧化硅、7.00%-15.00%的氧化锌和0.50%-7.00%的氧化铝;上述玻璃粉的组份重量百分含量之和为100%。上述玻璃粉的制备方法为:将玻璃粉的各组份精确称量配料且使得该玻璃粉的各组份重量百分含量之和为100%,各组份分别经过110°C -120°C烘干后均匀混合,混合后在1000°C -1200°C高温下熔炼0.5h-l.5h,接着熔炼物在电子级纯水中水淬得到玻璃渣;将玻璃渣球磨至粒度为2 μ m-5 μπι的玻璃粉,最后烘干即可得到所需的无铅玻璃粉。上述无铅玻璃粉的软化温度在400°C -600°C的范围内,玻璃粉的转化温度和软化特征决定了在烧结过程中玻璃粉液化后对铝粉的浸润效果,一般较低软化点的玻璃其对铝粉和钝化膜的浸润性都较好,容易形成较好的浆料附着力,同时较低软化点的玻璃粉在烧结过程中过早的液化,侵蚀铝粉表面的氧化铝膜,导致烧结后的铝电极层容易出现铝珠、铝苞等,同时,玻璃粉液化过早对钝化膜的侵蚀也不容易控制,有可能会导致一些地方出现烧穿钝化膜的现象,影响浆料的综合性能;较高软化点的玻璃在烧结过程中不会过分侵蚀铝粉的氧化膜和硅片表面的钝化层,可以拥有一个较好的外观,同时,它对铝膜附着力的提升将非常有限,有可能会出现掉粉、脱落的状况。
[0024]有机中间体是由树脂溶解在溶剂中形成的一种粘稠液体,有机中间体的粘度靠有机体中所含的树脂的种类和含量的多少来进行调节,其中树脂为酚醛树脂、低级醇的聚丙烯树脂、乙基纤维素中的至少一种,溶剂为丁基卡比醇醋酸酯、松油醇、松节油、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、正丁醇、乙二醇苯醚中至少一种。为了对上述有机中间体进行佐证,现提供一种有机中间体的配方,该有机中间体的组份及重量百分含量为:4.00%-6.00%的乙基纤维素、2.00%-5.00%的酚醛树脂、35.00%-65.00%的松油醇、20.00%-35.00%的丁基卡比醇醋酸酯、2.50%-6.50%的邻苯二甲酸二丁酯、4.00%-9.50%的正丁醇和3.00%-10.00%的乙二醇苯醚,且上述有机中间体的组份重量百分含量之和为100% ;将上述原料精确称量配料后投入反应釜中,控制反应温度在60°C _80°C,溶解2h-3h后即可得到均一透明的有机中间体。
[0025]另外无机添加剂为微米级硅粉、微米级硼粉、气相二氧化硅中的至少一种。在铝浆中加入微米级硅粉,在烧结过程中这些硅粉和铝粉易于在温度达到577°C的铝硅共晶温度后,反应形成铝硅合金可以降低铝粉和晶体硅硅片之间的反应活性,能够适当降低铝苞等外观质量问题的发生;另外,铝硅合金的形成有助于烧结后铝电极膜层硬度的提升和附着力的提升。如果添加微米级硼粉,则在烧结过程中硼元素能够扩散到硅片中,能够获得更高的Voc,由于硼在娃中的理论最大固溶度能够达到6X 102°atom/cm3,高出招在娃中的最大固溶度一个数量级,铝浆中掺杂硼在晶体硅中属于直接掺杂,能够获得更高浓度的P型掺杂浓度,因此,能够更加有效的提高所制备的太阳能电池的可靠性和光电性能。最后气相二氧化硅的引入能够有效的降低硅片的翘曲度,减少电池片在加工过程的碎片率。
[0026]最后有机添加剂是表面活性剂,该表面活性剂为卵磷脂、司班85、蓖麻油中的至少一种。表面活性剂能够提高有机中间体和铝粉、玻璃粉、无机添加剂之间的浸润效果,改善铝浆的分散,提高铝浆中各组分的均匀程度。
[0027]—种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆的制备方法,该制备方法的步骤为:1)将有机中间体的原料在60°C -80°C温度下的反应釜中溶解,溶解2h_3h制得组份均一透明的有机中间体;2)将玻璃粉的原料精确称量配料,各组份分别经过110°C _120°C烘干2h-3h,均匀混合后装入刚玉坩祸中,在高温炉中的1000°C -1200°C高温下熔炼0.5h-l.5h,接着熔炼物在电子级纯水中水淬得到玻璃渣,将玻璃渣球磨至粒度为2 μ m-5 μπι的玻璃粉,最后烘干即可得到所需的无铅玻璃粉;3)在浆料桶中依次加入配方量的有机中间体、有机添加剂、无机添加剂和玻璃粉进行初步预混合,然后加入配方量的微米级铝粉后采用双行星搅拌至物料呈浆糊状,接着用三辊机研磨至浆料的细度为12μπι-17.5μπι,最后用280目不锈钢筛网过滤后即可得所需的铝浆。
[0028]上述制备的铝浆应用时,采用激光将单晶硅片上的Si02/SiNx背面介电膜开出多个圆孔,再把铝浆浆料用325目丝网印刷于该单晶硅片上,然后干燥、烧结即可。在烧结后测试电性能;使用3M胶带测试其剥离强度,根据剥离后胶带上铝浆残留的多少来判断浆料附着力的好坏;观察统计烧结后铝电极表面铝珠、铝苞的个数。
[0029]为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合产品制作的步骤,进一步阐述本发明。
[0030]实施例一
1)、制备有机中间体
按照重量百分比将5.00%的乙基纤维素、2.00%的酚醛树脂、55.00%的松油醇、22.00%的丁基卡比醇醋酸酯、3.00%的邻苯二甲酸二丁酯、5.00%的正丁醇、8.00%的乙二醇苯醚配制成有机中间体的原料,将有机中间体的原料投入反应釜中,控制反应温度在60°C,溶解2h后得到组份均一透明的有机中间体。
[0031]2)、制备玻璃粉
按照重量百分比70.00%的三氧化二铋、10.00%的三氧化二硼、0.50%的三氧化二锑、
4.50%的二氧化硅、12.00%的氧化锌和3.00%的氧化铝配制成有玻璃粉的原料,各组份分别经过110°C烘干2h,均匀混合后装入刚玉坩祸中,在高温炉中的1000°C高温下熔炼1.5h,熔炼物在电子级纯水中水淬得到玻璃渣,将玻璃渣球磨至粒度为2 μ m-5 μπι的玻璃粉,最后烘干即可得到所需的无铅玻璃粉。
[0032]3)、制备铝浆
按照铝浆组份的重量百分比:15.00%的2-3 μ m铝粉、60.00%的5_6 μ m铝粉、1.00%的玻璃粉、22.00%的有机中间体、0.40%的2-3 μ m硅粉、0.10%的2-5 μ m硼粉、1.50%的司班85投入到浆料桶中,采用双行星搅拌至物料呈浆糊状,接着用三辊机研磨至浆料的细度为12μπι-17.5μπι,最后用280目不锈钢筛网过滤后即可得所需的铝浆。
[0033]应用时,用激光将156mmX 156mm单晶硅片上的Si02/SiN;t面介电膜开出多个直径为100 μπι的圆孔,再把浆料用325目丝网印刷于该硅片上,然后进行干燥、烧结后测试电性能;使用3Μ胶带测试其剥离强度,根据剥离后胶带上铝浆残留的多少来判断浆料附着力的好坏;观察统计烧结后铝电极表面铝珠、铝苞的个数。
[0034]实施例二
1)、制备有机中间体
按照重量百分比将6.00%的乙基纤维素、1.00%的酚醛树脂
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