一种太阳能电池正面电极浆料用快速结晶型玻璃粉的制作方法
【专利说明】-种太阳能电池正面电极浆料用快速结晶型玻璃粉 发明领域
[0001] 本发明涉及一种太阳能电池正面电极浆料用快速结晶型玻璃粉。 技术背景
[0002] 常规的硅（Si)基太阳能电池是由已经生成了 pn结之后的硅片经过电子浆料丝网 印刷之后进行烧结制备而成。众所周知，半导体器件中pn结的电势差可以将由外部能量源 激发的空穴-电子对加以分离，电子和空穴的移动产生了向外部电路输送电力的电流，因 此电极接触的好坏直接决定了硅基太阳能电池的性能。
[0003] 电极接触的形成是电子浆料和硅基之间复杂交互作用的过程，常规的电子浆料主 要由导电剂银粉、有机溶剂，玻璃粉和其他添加剂构成。一般认为电子浆料组分中玻璃粉在 电极的形成过程中起到了至关重要的作用。玻璃粉主要包含含铅及其他低熔点组分让其获 得约300至700°C的软化点。在电池的烧结过程中，铅以及含铅物质首先会与氮化硅层进行 反应生成铅单质，接下来铅单质与银粉生成银铅合金，随着温度冷却合金分相，在硅基表面 形成大小合适的银晶，电接触由此形成。在整个过程结束后的界面会由多个相组成：衬底硅 上的银晶、绝缘玻璃层及玻璃层内的银沉淀，以及烧结完之后的块状银。因此，接触机理分 为两种形式，银晶与烧结块状银直接形成欧姆接触和隧道效应引起的电子穿透玻璃层。目 前为止公认的机理偏重于玻璃层的隧道效应，因此硅基表面形成的玻璃层的厚度决定了接 触电阻的高低。
[0004] 玻璃粉在太阳能电池烧结过程对发射电极的形成起到决定性的作用，首先玻璃粉 中铅化物与SiNx层反应，生成的铅单质与银颗粒形成银铅合金，冷却过程中，银铅合金分 相，银晶生长在硅基表面，玻璃层沉积在硅基表面。若银晶尺寸较大，pn结可能刺穿，电池 漏电；当玻璃层较厚时，银晶收集的电子无法通过隧道效应进行有效的传输导致电池串联 电阻过高，电池效率下降。银晶尺寸主要与保持软化状态的玻璃粉长时间与银粉接触有关。 时间长，银晶尺寸大影响电池效率，同时玻璃层厚度也会变大，降低隧道效应的发生几率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种快速结晶型玻璃粉，其可在硅太阳能电池烧结的过程中 控制硅基上生成银晶尺寸的大小以及烧结银块和硅基之间玻璃层的厚度，促使形成的接触 最优化，提升硅太阳能电池的效率，降低生产成本。
[0006] 本发明实现过程如下： 一种太阳能电池正面电极浆料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为： 15 ~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B203 7 ~20%A1203 3 ~15%Ba0 6 ~ 25%P205 4 ~10%Na20 3 ~18%Si02 以及重量百分含量为1~25%的至少选自以下七种组分之一的组分Fe203、Li20、Cr 203、 CaF2、Zn0、Zr02、Ti02，优选的重量百分含量为1~15%。
[0007] -种太阳能电池正面电极浆料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为： 15 ~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B203 7 ~20%A1203 3 ~15%Ba0 6 ~ 25%P205 4 ~10%Na20 3 ~18%Si02 以及重量百分含量为5~15%的至少选自以下七种组分之二的组分Fe203、Li20、Cr 203、 CaF2、ZnO、ZrO2、TiO2。
[0008] -种太阳能电池正面电极浆料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为： 20 ~50% PbO 15 ~25%Te02 5 ~10%B203 7 ~15%A1203 5 ~10%Ba0 6 ~ 15%P205 5 ~10%Na20 5 ~15%Si02 以及重量百分含量为1~25%的至少选自以下七种组分之一的组分Fe203、Li20、Cr 203、 CaF2、Zn0、Zr02、Ti02，优选的重量百分含量为1~15%。
[0009] -种太阳能电池正面电极楽料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为：15~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B203 7 ~20%Al2〇3 3 ~15%Ba0 6 ~25%P205 4 ~10%Na20 3 ~18%Si02 1 ~5%CaF2。
[0010] -种太阳能电池正面电极楽料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为：15~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B 203 7 ~20%A1203 3 ~15%Ba0 6 ~25%P205 4 ~10%Na 20 3 ~18%Si02 1 ~5% Fe2O3。
[0011] -种太阳能电池正面电极楽料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为：15~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B 203 7 ~20%A1203 3 ~15%Ba0 6 ~25%P205 4 ~10%Na 20 3 ~18%Si02 1 ~5% Cr2O3。
[0012] 一种太阳能电池正面电极浆料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为：15~55% PbO 10 ~25%Te02 5 ~15%B 203 7 ~20%A1203 3 ~15%Ba0 6 ~25%P205 4 ~10%Na 20 3 ~18%Si02 1 ~5%Zr02。
[0013] 一种优选的太阳能电池正面电极浆料用玻璃粉，其组分及重量百分含量为： 37%Pb0、15%Te02、8%B203、6%Al20 3、6%Ba0、6%P205、6%Na20、10%Si0 2、3%Fe203、3%Ti02，或 37%Pb0、 15%Te02、8%B203、4. 5%Α1203、4· 5%Ba0、4. 5%Ρ205、4· 5%Na20、10%Si02、3%Fe203、3%Ti0 2、3%Li20、 3%Cr203,或 37%Pb0、15%Te02、8%B203、2. 25%Α1203、2· 25%Ba0、2. 25%Ρ205、2· 25%Na20、10%Si02、 3%Fe203、3%Ti0 2、3%Li20、3%Cr203、3%Zn0、3%CaF 2、3%Zr02。
[0014] 玻璃粉的制备可以采用常规的水淬方式，具体如下，将所需要的各种组分按照比 例混合均匀放置于钼合金坩埚中，在马弗炉中于1000~1600°c熔化10~30分钟直至形成 均相熔融体，然后将其迅速倾倒至去离子水中得到所需玻璃块，将得到的玻璃块球磨得到 平均粒径为0. 5~4Mm的玻璃粉末，烘干、过筛用于太阳能电池正面银浆料的制备。也可以 采用其他的方式进行玻璃的合成。例如，溶胶-凝胶法，喷雾热裂解法或者其他相类似方法 达到相同目的。
[0015] 本发明以Pb-Te-B-Al-Ba-P-Na-Si-O为传统玻璃体系，在此基础上添加可以让其 在冷却过程中快速结晶减少与银粉接触时间的相关组分即成核剂，如CaF 2, Fe2O3, Cr2O3及 Zr02, ZnO，TiO2, Li2O或者其他可以提供晶核的化合物等。制备的新型功能性玻璃粉与 Pb-Te-B-Al-Ba-P-Na-Si-O体系玻璃粉进行对比可知，其优点在于玻璃粉烧结冷却的过程 中出现以晶核为中心的迅速结晶，导致玻璃层的冻结从而阻止了其继续在硅基表面的沉积 生长，同时也切断了硅基表面银晶的继续生长，达到了控制玻璃层厚度和银晶尺寸的双重 目的。一些不能及时沉积到硅基表面的银沉淀也会被冻结在玻璃层中，增加了玻璃层的隧 道效应发生几率。因此通过在传统玻璃体系中添加部分成核剂的方法可以有效的改进玻璃 粉的性能，明显的提高太阳能电池的转换效率降低串联电阻。
【附图说明】
[0016] 图1是印刷有玻璃I制备的浆料的太阳能电池片