一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉60~78%、无铅玻璃粉0.5~7%、有机载体20~39.4%、合金粉末0.1~5%；其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577℃，硅的重量百分数含量≤18%。与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于降低了太阳能电池片的生产成本，同时还可以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。另外，合金粉末还可添加稀土元素，微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。
【专利说明】一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料。
【背景技术】
[0002]背电场制作是太阳能电池生产工艺中一道重要的工序。在制造晶体硅太阳能电池时，利用丝网将铝浆印刷在硅片的背面，经过干燥、烧结、冷却等工艺，可以形成在硅基板和铝层之间形成硅-铝合金层，以消除硅片和电极之间的肖特基势垒，实现良好的欧姆接触，且冷却后的硅片上形成掺杂有铝的硅外延生长层，即背场层，以提高电池的开路电压和提高光电转换效率。因此铝浆的产品性能与转换效率关系密切。
[0003]一款优质高效的铝浆产品，性价比要高。要降低铝浆的成本，主要途径之一是降低印刷湿重。另外，由于硅和铝的膨胀系数相差过大，过大的印刷湿重会增加烧结后电池片的翘曲；而且目前的发展趋势是使用的硅片厚度越来越薄，因此由此带来的薄硅片翘曲现象将更为严重。降低铝浆成本和克服硅片翘曲现象都要求尽量降低铝浆的印刷湿重。但是，降低铝浆的印刷湿重易导致铝苞产生。背场浆料印刷得太薄，使得局部过多的硅溶于铝中。能谱分析也说明了铝苞为实心，且铝苞处的硅含量大于平整表面处的硅含量。
[0004]因此，对于低印刷湿重太阳能电池背铝浆料来说，如何消除铝苞至关重要。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，由该浆料得到的铝膜不易产生铝苞。
[0006]本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种低印刷湿重的太阳能电池背`铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:
铝粉60~78%
无铅玻璃粉0.5^7%
有机载体20-39.4%
合金粉末0.1~5% ；
其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577°C，硅的重量百分数含量< 18%。添加熔点<577°C的第三金属可以降低硅铝合金粉末的共熔温度；在背铝浆料的烧结过程中，该合金粉末可以在达到硅基板与铝粉的共熔温度之前、即该合金的熔点附近流动至硅基板表面，形成铝背场或铝背场的主要部分。相比之下，添加常规硅铝合金的背铝浆料，硅基板和铝粉需要加热到至少577°C温度才开始在其相接触的界面处发生共熔，而添加的硅铝合金也需要在至少577°C才能熔融并随后流至进硅基板表面，故常规的硅铝合金并不能及时补充至硅基板的界面，以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。
[0007]优选所述第三金属为锌或锡。优选地，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.1~18%、铝75~99.80%以及锌或锡0.1~7%。
[0008]优选所述合金粉末还包括至少一种稀土元素。优选地，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.f 18%、铝75、9.79%、锌或锡0.1~6.5%以及稀土元素0.01~0.5%。微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。
[0009]优选地，所述有机载体的组分按照重量百分数计算包括:50-70%有机溶剂、5~20%粘结剂、f 10%流平剂、f 5%表面活性剂、余量为润湿分散剂。 [0010]更为优选地，所述有机溶剂为松油醇、醋酸丁酯、丙二醇、乙二醇丁醚、甲氧基丙醇和二异丁酮中的一种；所述粘结剂为乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂和松香树脂中的一种；所述流平剂为三乙醇胺、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物和有机硅改性聚丙烯酸酯中的一种；所述表面活性剂为卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯和油酸中的一种；所述润湿分散剂为改性丙烯酸酯嵌段共聚体、长链多元胺酰胺、不饱和多元羧酸聚合物和改性聚硅氧烷共聚体中的一种。所用助剂体系可以改善润湿性能，减少研磨过程所需时间并使浆料分散稳定化，还可以降低了体系粘度，改善了流动性。
[0011]更为优选地，所述无铅玻璃粉的粒径为1.3~1.6μπι，所述铝粉的粒径为
1.3^2.6 μ m。减小铝粉和无铅玻璃粉的粒径可以改善流动性，对于低印刷湿重情况下，有利于避免铝苞的产生。
[0012]更为优选地，所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:5~15%B203、5(T70%Bi203、(T2%Al203、2~8%Zn0、l~10%Na20、15.5~29%Si02、0.5~5%Mo03、(T5%Zr02，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100% ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于:
1、本发明太阳能电池背铝浆料适合低印刷湿重，降低了太阳能电池片的生产成本，同时还可以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。
[0014]2、本发明低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料还采用了包括硅、铝、第三金属以及稀土元素在内的合金粉末，微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0016]实施例1
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉60%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉0.5%、有机载体39.4%、合金粉末0.1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:5%B203、70%Bi203、8%Zn0、l%Na20、15.5%Si02、0.5%Mo03。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:50%松油醇、20%羟甲基纤维素、10%三乙醇胺、1%卵磷脂、19%改性丙烯酸酯嵌段共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅18%、铝75%以及锌7%。
[0017]实施例2
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉65%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉7%、有机载体23%、合金粉末5%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:15%B203、50%Bi203、2%Al203、2%Zn0、l%Na20、29%Si02、0.5%Mo03、0.5%Zr02 ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:70%醋酸丁酯、5%乙基纤维素、1%丙烯酸乙酯、5%油酸、19%长链多元胺酰胺。合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.1%、铝99.8%以及锡0.1%。
[0018]实施例3
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉78%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉1%、有机载体20%、合金粉末1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:6%B203、53%Bi203、l%Al203、3%Zn0、10%Na20、17%Si02、5%Mo03、5%Zr02 ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:65%丙二醇、15%硝化纤维素、7%聚丙烯酸丁酯、3单硬脂酸甘油酯、不饱和多元羧酸聚合物。合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅1.2%、铝97%以及锌 1.8%ο
[0019]实施例4
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉60%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉0.5%、有机载体39.4%、合金粉末0.1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:7%B203、60%Bi203、l.5%A1203、3%Zn0、l.5%Na20、25%Si02、l%Mo03、l%Zr02 ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:60%乙二醇丁醚、15%丙烯酸树脂、5%聚丙烯酸2-乙基己酯、3%单硬脂酸甘油酯、15%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅 18%、铝 75%、锌 6.5% 以及 La0.5%。
[0020]实施例5
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉65%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉7%、有机载体23%、合金粉末5%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:6%B203、64%Bi203、l%Al203、3%Zn0、2%Na20、20%SiO2、2%Mo03、2%Zr02 ；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:70%甲氧基丙醇、5%醇酸树脂、1%丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物、1%聚山梨酯、23%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.1%、铝 99.79%、锡 0.1% 以及 Ce0.01%。
[0021]实施例6
本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括:粒径为1.3^2.6 μ m的铝粉78%、粒径为1.3^1.6 μ m的无铅玻璃粉1%、有机载体20%、合金粉末1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:7%B203、65%Bi203、l%Al203、4%Zn0、3%Na20、18%Si02、1%Mo03、l%Zr02 ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括:50% 二异丁酮、20%松香树脂、10%有机硅改性聚丙烯酸酯、5%油酸、15%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括:娃1.2%、招96.95%、锌 1.8% 以及 La0.05%。
[0022]比较例I
除了用常规硅铝合金粉末代替实施例1中的合金粉末之外，按照实施例1中的配方制备比较浆料，合金粉末的组成按其重量百分数包括硅18%以及铝92%。[0023]将上述实施例f 6配方以及比较例I制成的背铝浆料在单晶125硅片上试用后，印刷增重0.6±0.lg，在20(T240°C的温度条件下烘干，在烧结峰值为830°C的条件下烧结。发现，由比较例I的背铝浆料印刷得到的铝膜表面出现若干铝荀，而实施例1飞背铝浆料印刷得到的铝膜表面均未发现铝苞。另外，由实施例4飞配方的背铝浆料印刷得到的铝膜电性能更为均匀。
[0024]上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，其组分按重量百分数计算包括:铝粉60~78% 无铅玻璃粉0.5^7% 有机载体20-39.4% 合金粉末0.1~5% ； 其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577°C，硅的重量百分数含量< 18%。
2.如权利要求1所述的低印刷湿重的重太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述第三金属为锌或锡。
3.如权利要求2所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.f 18%、铝75、9.80%以及锌或锡0.f 7%。
4.如权利要求2所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末还包括至少一种稀土元素。
5.如权利要求4所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括:硅0.f 18%、铝75、9.79%、锌或锡0.6.5%以及稀土元素0.01~0.5%。
6.如权利要求1至5任意一项所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述有机载体的组分按照重量百分数计算包括:50-70%有机溶剂、5~20%粘结剂、f 10%流平剂、f 5%表面活性剂、余量为润湿分散剂。
7.如权利要求6所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于:所述有机溶剂为松油醇、醋酸丁酯、丙二醇、乙二醇丁醚、甲氧基丙醇和二异丁酮中的一种；所述粘结剂为乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂和松香树脂中的一种。
8.如权利要求6所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于:所述流平剂为三乙醇胺、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物和有机硅改性聚丙烯酸酯中的一种；所述表面活性剂为卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯和油酸中的一种；所述润湿分散剂为改性丙烯酸酯嵌段共聚体、长链多元胺酰胺、不饱和多元羧酸聚合物和改性聚硅氧烷共聚体中的一种。
9.如权利要求6所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述无铅玻璃粉的粒径为1.3^1.6 μ m,所述铝粉的粒径为1.3^2.6 μ m。
10.如权利要求9所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括:5~15%B203、50~70%Bi203、0~2%A1203、2~8%ZnO、1~10%Na20、15.5~29%Si02、0.5~5%Mo03、(T5%Zr02，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100% ;且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。
【文档编号】H01B1/16GK103617821SQ201310621286
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】戈士勇 申请人:江苏瑞德新能源科技有限公司