一种晶硅太阳能电池铝浆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝浆及其制备方法，尤其涉及一种晶硅太阳能电池铝浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁型能源，太阳能发电是直接将太阳辐射能转换为电能，是所有清洁能源中对太阳能的转换环节最少、利用最直接的方式。目前，晶体硅太阳能电池是主要的太阳能电池。
[0003]铝浆是制备晶体硅太阳能电池的一种重要原料，通常采用丝网印刷工艺将其印刷于P型硅电池背面，然后经过烘干烧结使铝原子扩散进硅体当中，形成P-P+，该背场可以减少电子和空穴在界面的复合速率，增加载流子的寿命，还可增加红光效应，从而起到提升电池开路电压和短路电流的作用。在形成铝背场时，该铝背场可以形成吸杂中心，对硅中Na、L1、K、Fe、Co、N1、Cu等产生吸杂作用，从而起到提升填充因子，最终起到提高光电转换效率的作用。
[0004]由于硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜，将反射损失减小到5%甚至更小。而在实际操作中由于设备问题使得硅片背面四周会出现反镀情况，氮化硅对热量吸收较大，烧结时使得铝浆在有反镀的地方得到的热量偏低，出现玻璃粉达不到熔融状态，从而导致铝浆烧结后背场边缘附着力低且较为粗糙的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种晶硅太阳能电池铝浆及其制备方法。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]—种晶硅太阳能电池铝浆，其特征在于:包含以下重量百分比成分:微晶玻璃粉0.5-5wt%，铝粉65-80wt%，有机粘合剂 10_30wt%，添加剂0.l_5wt%。
[0008]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，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]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述微晶玻璃粉的平均粒径为0.1-5μπι0
[0010]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述铝粉为球型铝粉，其纯度>98.5%，平均粒径为1-8um。
[0011]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述有机粘合剂包含以下重量百分比成分:有机树脂2-15wt%，有机溶剂80-95wt%，表面活性剂0.5_5wt%。
[0012]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述有机树脂为乙基纤维素、硝基纤维素、醇酸树脂、酚醛树脂中的一种或几种的组合;所述有机溶剂为松节油透醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、正丁醇、乙二醇单丁醚、乙二醇苯醚中的一种或几种的组合;所述表面活性剂为卵磷脂、司班、羊毛脂中的一种或几种的组合。
[0013]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述有机树脂是乙基纤维素；所述有机溶剂为松节油透醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、乙二醇苯醚按照指定重量比形成的混合物;所述表面活性剂为司班。
[0014]优选的，所述的一种晶硅太阳能电池铝浆，其中:所述添加剂是硅烷偶联剂kh550或kh560中的任意一种。
[0015]—种晶硅太阳能电池铝浆的制备方法，其包括如下步骤:
[0016]SI，制备微晶玻璃粉:将指定重量百分比的原料混合均匀并置于高温电阻炉中，于900-1400 °C热熔0.5-1.5h，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于60-90 °C干燥后，过筛得到指定平均粒径的微晶玻璃粉；
[0017]S2，制备有机粘合剂:将指定重量百分比的有机溶剂加入容器中，在搅拌状态下加入指定重量百分比的有机树脂，升温至80-100°C，保温0.5-1.5h后降温到40-50°C，并加入指定重量百分比的表面活性剂后，过滤得到有机粘合剂；
[0018]S3，制备铝浆:根据成分配比，将铝粉、微晶玻璃粉、有机粘合剂及助剂混合，调成糊状，用三辊机乳制研磨至浆料细度小于20μπι，粘度为15-40Pa.S，得到晶硅太阳能电池微晶玻璃铝浆。
[0019]本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在:
[0020]本发明使用微晶玻璃粉，在硅片出现反镀情况下，大大提高了附着力，并且翘曲程度较低，依旧保持外观状况，并且在较高温度下烧结无铝珠不起包等优点。
[0021]本发明的铝浆提高了光电转化效率，同时，本发明的铝浆也提高了铝浆耐水煮性。
【具体实施方式】
[0022]下面就对本发明方案作进一步说明:
[0023]—种晶硅太阳能电池铝浆，包含以下重量百分比成分:微晶玻璃粉0.5_5wt%，铝粉65-80wt%，有机粘合剂10_30wt%，添加剂0.l_5wt%。
[0024]其中，所述微晶玻璃粉在高温烧结过程中熔化，将铝粉附着在硅片表面，形成致密均匀的导电膜;所述铝粉在浆料中是导电功能相，其在高温时可与硅形成共熔合金，并在电极中起导电作用，能和半导体材料硅形成良好的欧姆接触;所述有机粘合剂起分散作用，使无机粉体均匀分散在浆料中，形成一种稳定的悬浮体，保持浆料内各组分的配比;所述添加剂是用来改变浆料的工艺性能，使浆料具有一定的流动性、触变性、可塑性，使浆料易于丝网印刷。
[0025]除了不同组分的含量会影响铝浆的性能外，各组分的具体成分类型及各组分的物理特征也进一步影响铝浆的性能。
[0026]具体的，发明人研究发现，微晶玻璃粉是提供一种在焙烧过程中与熔融铝接触硅的重要连接物质，并且还能调节基板与铝粉之间的膨胀系数，降低基板的弯曲度。其有以下几种要求:
[0027]1.粒径:一般在1-3μπι太小容易发生翘曲，太大容易灰化；
[0028]2.软化点:玻璃粉的软化点要适中，过高会在峰值时不能完全熔融，出现生烧，过低会造成玻璃过流不能形成膜结构；
[0029]3.膨胀系数:其膨胀系数应与硅相对应，否则容易翘曲；
[0030]4.杂质含量:不应有导致光转化效率减小的物质；
[0031 ] 5.含量:其对铝浆的电性能影响很大，在保证工艺的同时，应该尽量减少玻璃粉的含量。
[0032]因此，本发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径为0.l-5ym0
[0033]由于反镀的硅片存在烧结时背面铝浆受温不均的现象，一般玻璃粉存在软化点无法兼顾的情况，而微晶玻璃粉的软化点较低，因此即使存在反镀的情况，微晶玻璃粉仍能达到熔融状态，同时由于微晶玻璃粉在热处理时会析出大量细小的晶体，使得低软化点的微晶玻璃粉在较高温度下不会出现过流的现象，从而保证铝浆烧结后背场边缘具有较高的附着力低。
[0034]同时，由于铝粉是作为背场主要的导电相而存在，在烧结后相互连接构成导电网络，并与硅层形成硅铝层合金，吸除多余杂质，铝粉的各项性能对太阳能电池的输出特性及背电场外观有着关键的影响。
[0035]因此，所述铝粉为球型铝粉，其纯度>98.5%，平均粒径为l-8um。
[0036]所述有机粘合剂包含以下重量百分比成分:有机树脂2_15wt%，有机溶剂80-95wt %，表面活性剂0.5-5wt %。
[0037]进一步，有机树脂是把铝粉和作为高温粘结剂的微晶玻璃粉以及其他固体粉末分散成膏状流体，以方便用印刷的方法将浆料印刷在基板上，针对这种情况，有机树脂应有以下几种要求:
[0038]1.有机载体应都是惰性物质，相互不反应；
[0039]2.有机载体主要作用是分散粉末，其要求与粉末之间接触面的表面张力要小，保证良好的浸润能力；
[0040]3.有适当的挥发性，有机载体应该在低温下有较低的蒸汽压，而在一定的温度下应该容易挥发，高温下能迅速挥发，避免浆料二次流动；
[0041 ] 4.有适当的流动性，载体和固体粉末结合时能提供絮状结构，以形成塑流型触变系统，粘度要适中，可调节；
[0042]5.有机载体不应该有固定沸点，加热过程中能逐步气化燃烧，并且灰分要尽量少。
[0043]因此本发明中，所述有机树脂为乙基纤维素、硝基纤维素、醇酸树脂、酚醛树脂中的一种或几种的组合;所述有机溶剂为松节油透醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、正丁醇、乙二醇单丁醚、乙二醇苯醚中的一种或几种的组合;所述表面活性剂为卵磷脂、司班、羊毛脂中的一种或几种的组合。
[0044]优选，所述有机树脂是乙基纤维素；所述有机溶剂为松节油透醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、乙二醇苯醚按照指定重量比形成的混合物;所述表面活性剂为司班。
[0045]以上各原料可直接使用市场工业级，对成本控制及供应商选择门槛较低。
[0046]所述添加剂是硅烷偶联剂kh550或kh560中的任意一种。
[0047]进一步，本发明还揭示了一种晶硅太阳能电池铝浆的制备方法，包括如下步骤:
[0048]SI，制备微晶玻璃粉:将指定重量百分比的原料混合均匀并置于高温电阻炉中，于900-1400 °C热熔0.5-1.5h，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于60-90 °C干燥后，过筛得到指定平均粒径的微晶玻璃粉；
[0049]S2，制备有机粘合剂:将指定重量百分比的有机溶剂加入容器中，在搅拌状态下加入指定重量百分比的有机树脂，升温至80-100°C，保温0.5-1.5h后降温到40-50°C，并加入指定重量百分比的表面活性剂后，过滤得到有机粘合剂；
[0050]S3，制备铝浆:根据成分配比，将铝粉、微晶玻璃粉、有机粘合剂及助剂混合，调成糊状，用三辊机乳制研磨至浆料细度小于20μπι，粘度为15-40Pa〃S，得到晶硅太阳能电池微晶玻璃铝浆。