一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法，铝浆包括70～75质量份的铝粉、0.5～3.0质量份的无机粘接剂、20～25质量份的有机载体，所述无机粘接剂包括玻璃粉，还包括10～30wt%的无机氧化物或无氧陶瓷微粉，所述有机载体中添加1.0～10wt%的有机酸。将所述有机载体、无机粘接剂和铝粉按比例投入搅拌机中持续搅拌2小时形成均匀体系，再经三辊研磨机研磨为的浆料，其粘度控制在20～30pa.s。解决了薄硅片在背场铝浆烧结过程中产生较大变形量问题。
【专利说明】一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池新材料领域，尤其涉及一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的不断消耗及由此造成的对地球环境的破坏，寻找清洁能源，已成为人类可持续发展的关键问题之一；太阳能是取之不尽的清洁能量的源泉。目前，太阳能电池(光伏)经过50多年的持续开发，已得到了突飞猛进的发展，已成为从太阳获取能量的主要途径，其应用已从空间技术、军工到民用，影响其大量使用的关键因素仍然是发电成本。
[0003]在目前使用太阳能电池中，晶硅太阳能电池占90%以上，而晶硅太阳能池中硅片仍占总成本的50%以上，现阶段工业化生产中使用的硅片厚度均在200 μ m以上，不断降低硅片的厚度，减少硅的使用仍是降低发电成本的努力方向之一。
[0004]在目前的晶硅太阳能电池的生产中，从成本效率等多方考虑，均采用在P型晶硅太阳能电池片的背面印刷铝浆，经过烧结形成铝背场。增加载流子寿命，减少复合。实现良好接触从而提闻转化效率。晶娃太阳能电池的基本生广工艺如下:
[0005]对米购来的标准(156mmX 156mm)的多晶娃片，厚度为200±5 μ m,经酸、碱腐蚀形成绒面，厚度减少到160±5 μ m ;用pocl3进行磷扩散在正面形成N型发射极，产生P/N结；再用PECVD(等离子气相沉积)，在正面形成SiNx防反射层；在该多晶硅片上首先印上背面银浆，烘干。再印上背场形成用铝浆烘干，然后在正面印上正面银电极浆料，经过高温烧结形成完整单片太阳能电池。
[0006]现有技术中，晶硅太阳能电池生产的相关铝浆(由铝粉+有机载体+无机粘接剂)，国内外都出了很多专利，如 CN102142467A、CN102169739A、CN101425545A、US2007/0079868A1、U.S2008/0302411A1, JP2010-251389、JP2005-317898、JP2009-129600
坐寸ο
[0007]上述现有技术所描述的都是应用于厚硅片(> 200 μ m)的铝浆，无法解决薄硅片相关的烧结变形量大的问题(> 2mm)ο
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种能减少薄硅片在背场铝浆烧结过程中变形量的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0010]本发明的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，包括70?75质量份的铝粉、0.5?
3.0质量份的无机粘接剂、20?25质量份的有机载体,所述无机粘接剂包括玻璃粉,还包括无机氧化物或无氧陶瓷微粉，所述有机载体中添加有机酸。
[0011]本发明的上述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，，将所述有机载体、无机粘接剂和铝粉按比例投入搅拌机中均匀搅拌2小时，再经三辊研磨机研磨为的浆料，其粘度控制在20?30pa.S。
[0012]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法，由于无机粘接剂除玻璃粉外，还包括无机氧化物或无氧陶瓷微粉，有机载体中添加有机酸，解决了薄硅片在背场铝浆烧结过程中产生较大变形量问题。
【具体实施方式】
[0013]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0014]本发明的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其较佳的【具体实施方式】是:
[0015]包括70?75质量份的铝粉、0.5?3.0质量份的无机粘接剂、20?25质量份的有机载体，所述无机粘接剂包括玻璃粉，还包括无机氧化物或无氧陶瓷微粉，所述有机载体中添加有机酸。
[0016]所述无机氧化物或无机陶瓷微粉占所述无机粘接剂总质量的10?30wt%(质量百分比)。
[0017]所述有机载体中加入1.0?10wt%的有机酸。
[0018]所述招粉平均粒径为4.5 μ m至7.5 μ m、最大粒径小于或等于20 μ m。
[0019]所述玻璃粉、无机氧化物及无氧陶瓷粉的平均粒径小于或等于1.5 μ m、最大粒径小于或等于5.0 μ m。
[0020]所述有机载体未添加有机酸之前的组分如下:
[0021 ] 10wt%的乙基纤维素和90wt%的DBE，所述DBE包括5wt%的丁二酸二甲脂、15wt%的戊二酸二甲脂和85wt%的已二酸二甲脂。
[0022]本发明的上述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，其较佳的【具体实施方式】是:
[0023]将所述有机载体、无机粘接剂和铝粉按比例投入搅拌机中均匀搅拌2小时，再经三辊研磨机研磨为的浆料，其粘度控制在20?30pa.S。
[0024]所述有机载体的制备方法是:将所述乙基纤维素和无机酸加入到所述DBE中于80°C环境下均匀搅拌2小时。
[0025]所述料浆的平均粒径小于或等于10 μ m。
[0026]本发明的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，铝浆的基本配方包括:晶硅太阳能电池背场形成用铝浆总质量中，70-75wt%的铝粉。0.5-3.0wt%的无机粘结剂，20-25wt%的有机载体，在有机载体中添加1.0-10.0的有机酸，在无机粘结剂中加入10-30wt%的无机氧化物或无氧陶瓷微粉。
[0027]无机粘结剂是玻璃粉加上无机氧化物或无氧陶瓷粉，玻璃粉组成为B1-S1-B-Zn玻璃。软化点再400°C _500°C之间。用人所共知的熔炼，水淬，球磨方式制备，无机氧化物包括:Si02，MgO, ZnO, TiO2, Al2O3中的一种或几种组成，添加的无氧陶瓷粉包括:SINX，SiC,AlN中的一种，所添加的量在上述范围内时，才能和有机载体中的无机酸配合控制变形量，添加量少，铝膜烧结程度偏高，膜层过于致密，硅片变形量大；添加量多的情况下，影响烧结以及P+层(背场)的形成，降低晶硅太阳能电池的转化效率。
[0028]有机载体中添加1.0?10.0被％的有机酸，包括月桂酸、硬脂酸、对苯二甲酸、丙二酸，使用其中一种或几种组合，加入量低于所指范围，烧结硅片变形量偏大，加入量超过实施范围，影响烧结后背场(P+层)的形成，从而降低晶硅太阳能电池的转化效率。
[0029]有机载体包括乙基纤维素N20010wt%、无机酸1.0~10.0wt%、DBE (丁二酸二甲脂5%，戊二酸二甲酯1.5%，已二酸二甲脂85%) 80~89%，在DBE中分次加入乙基纤维素和有机酸于80°C加热搅拌2hr为均匀溶液。即为本发明有机载体。
[0030]铝粉为氮气雾化法生产的球形铝粉，活性铝含量大于98%，铝含量大于99.8%，Fe、Ti杂质小于lOppm。 [0031]本发明的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，在有机载体中按照比例搅拌下加入铝粉和无机粘接剂，持续2hr搅拌形成均匀体系，保证有机载体和无机物料之间充分浸润，将搅拌得到的均匀混合物。再经过三辊研磨轧制3~5次，控制铝浆的精细度≤10 μ m,粘度在 20 ~30pa.s。
[0032]下面为了理解本发明而列举优选实施例，但本发明的范围并不限于下述实施例。实施例测试所用硅片为156_X 156mm多晶硅片，经清洗、制绒、扩散，PECVD等工序后，硅片厚度为160±5μπι、德国Asy自动印刷机、丝网目数为290目，印刷重量为每片1.2~1.3g。烘干温度为250°C，3分钟。Dispatch烧结炉，带速250inch/分钟，峰值温度825°C~830°C，背面银浆使用杜邦PV505，正面银浆使用杜邦PV17F。
[0033]实施例一:
[0034]有机载体
[0035]将10wt%重量的乙基纤维素和3wt%的硬脂酸在搅拌下分次加入到87wt%的DBE溶剂中，于80°C温度搅拌2hr，形成均匀载体。DBE溶剂的具体组成为丁二酸二甲酯5wt%，戊二酸二甲酯15wt%，已二酸二甲酯85%。
[0036]无机粘接剂
[0037]玻璃粉为无铅玻璃粉，其组成如下:Bi20375wt%, Si025%, Al2O3L 5%, Ζη2.5%，Β20316.5%。将上述AP级(分析纯)氧化物按比例混合均匀，放入钼金坩埚中于1300°C /60分钟保温，再经水淬，球磨成无机玻璃粉，以无机玻璃粉80wt%。SiO2粉20%，组成无机粘接剂。
[0038]铝粉
[0039]铝粉活性铝含量> 98%，铝含量≥ 99.8%，T1、Fe杂质含量≤1Oppm,平均粒径为
5.52 μ m，最大粒径Dmax ≤20 μ m的氮气保护雾化法制备的铝粉。
[0040]铝浆的配制
[0041]铝粉75wt%，无机粘接剂3%，有机载体22%，在≤ 50°C下搅拌2hr形成均匀混合物，再经三辊研磨机研磨3~5次形成精细度≤10 μ m，粘度20~30pa.s的铝浆。
[0042]比较例一:
[0043]除了无机粘接剂，铝浆其它组份以及制备方法与实施例一相同，无机粘接剂为实施例一所述玻璃，不加入无机氧化物或无氧陶瓷粉。
[0044]比较例二:
[0045]除了有机载体外，铝浆其它组成及制备方法与实施例一相同，本实施例有机载体用N20010wt%，DBE90wt%组成，不添加无机酸。
[0046]实施例二:
[0047]本实施例有机载体，铝粉以及铝浆制备方法与实施例一相同。无机粘接相为玻璃加上SiNx微粉。
[0048]实施例三:
[0049]本实施例，无机粘接剂，铝浆组成以及制备方法与实施例一相同，有机载体组成为:乙基纤维素N20010wt%，対苯二甲酸3wt%，DBE87wt°/c^[J作方式相同。
[0050]比较例三:
[0051 ]市售铝浆 GF_A1_2974
[0052]测试结果:
[0053]表一、铝浆组成参数
[0054]
【权利要求】
1.一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，包括70?75质量份的铝粉、0.5?3.0质量份的无机粘接剂、20?25质量份的有机载体，其特征在于，所述无机粘接剂包括玻璃粉，还包括无机氧化物或无氧陶瓷微粉，所述有机载体中添加有机酸。
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其特征在于，所述无机氧化物或无机陶瓷微粉占所述无机粘接剂总质量的10?30wt%。
3.根据权利要求2所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其特征在于，所述有机载体中加入1.0?10wt%的有机酸。
4.根据权利要求3所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其特征在于，所述铝粉平均粒径为4.5 μ m至7.5 μ m、最大粒径小于或等于20 μ m。
5.根据权利要求4所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其特征在于，所述玻璃粉、无机氧化物及无氧陶瓷粉的平均粒径小于或等于1.5 μ m、最大粒径小于或等于5.0 μ m。
6.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆，其特征在于，所述有机载体未添加有机酸之前的组分如下: 10wt%的乙基纤维素和90wt%的DBE，所述DBE包括5wt%的丁二酸二甲脂、15wt%的戊二酸二甲脂和85wt%的已二酸二甲脂。
7.—种权利要求1至6任一项所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，其特征在于，将所述有机载体、无机粘接剂和铝粉按比例投入搅拌机中均匀搅拌2小时，再经三辊研磨机研磨为的浆料，其粘度控制在20?30pa.S。
8.根据权利要求7所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，其特征在于，所述有机载体的制备方法是:将所述乙基纤维素和无机酸加入到所述DBE中于80°C环境下均匀搅拌2小时。
9.根据权利要求8所述的晶硅太阳能电池背场形成用铝浆的制备方法，其特征在于，所述料衆的平均粒径小于或等于10 μ m。
【文档编号】H01B13/00GK103811100SQ201410020146
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】杨子尧, 王云琦 申请人:北京林业大学