一种高触变PERC晶体硅太阳能电池用背面银浆及其制备方法与流程

文档序号:17652462发布日期:2019-05-15 21:35阅读:360来源:国知局

本发明涉及一种高触变perc晶体硅太阳能电池用背面银浆及其制备方法,属于导电浆料领域,具体属于太阳能电池用导电银浆领域。



背景技术:

随着光伏“531”新政和平价上网迫在眉睫,行业对于能够提效降本的高效太阳能电池技术越来越重视。钝化发射极及背面接触(passivatedemitterandrearcontact,perc)电池最早由澳大利亚新南威尔士大学光伏研究所于20世纪80年代研究开发。该技术由于对电池片背表面进行了钝化,且背面铝背场通过激光开窗的空洞区域与硅片进行局部接触,有效降低了电池的背表面复合,提高了少子寿命,提高了对长波的吸收,因而大大提高了电池的转换效率。而其制备工艺与传统电池片制备工艺相比,仅仅增加了层积钝化层和激光开孔两道工序,产线设备改造投资小,收益高,已成为最具性价比的效率提升手段,逐渐成为p型晶体硅太阳能电池的常规工艺。据统计,2018年底perc产能已超过80gw,而到2019年底,预计perc产能将进一步扩大,达到甚至超过110gw。

由于perc电池背面增加了氧化铝钝化层,为防止在烧结过程中破坏钝化层,因此其烧结温度低于850oc,低于常规电池银浆的烧结温度。在此温度下,常规背银接触电阻大,电池光电转换效率低。因此,现有技术主要针对玻璃粉进行研究,以降低背面银浆的烧结温度,从而降低低温烧结后形成电极的接触电阻率,提高电极的可焊性和焊接附着力。如中国发明专利cn106887273a公开了一种perc晶体硅太阳能电池用背银浆料及其制备方法,其烧结温度低于目前产线常规烧结峰值温度,降低了低温烧结的接触电阻率。中国发明专利cn107658044a公开了一种高背极拉力防隐裂的perc晶体硅太阳能电池背钝化银浆及其制备方法。

然而,对于采用了激光开窗的perc电池而言,相较于无激光开窗的传统电池片结构,常规的背面银浆有机载体技术,由于背面银浆的固含量相对较低,一般在60%一下,会导致浆料易于流动,将其应用于perc电池,浆料可能会溢流进激光开窗处,填充部分激光开窗,如此,一来会导致背面银浆的使用量增大,增加了制造成本;二来,背面银浆流进原本属于后续印刷中背面铝浆的开窗处,将大大降低背面铝背场的形成面积,增大了背表面少数载流子的复合几率,从而将显著影响电池的开路电压和短路电流,大大降低电池的光电转换效率。为此,开发高效perc晶体硅太阳能电池用背面银浆,在关注玻璃粉的匹配性的同时,亦需对有机部分进行重点研究,对于这一点,鲜有公开技术资料提及。



技术实现要素:

为解决上述现有技术缺点和不足,本发明的目的在于提供一种具有高触变性的有机载体,以满足perc电池对于背面银浆的流动性和印刷性要求;

本发明的目的还在于提供一种高触变性perc晶体硅太阳能电池用背面银浆,利用该银浆印刷制备的电池片背面电极具有良好的边缘清晰度,浆料不溢流进激光开窗处,保证电池片的效率;

本发明的目的还在于提供该银浆的制备方法。

为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种高触变perc晶体硅太阳能电池用背面银浆,由以下重量份数的各组分组成:

片状银粉30-45份

球形银粉15-25份

无铅玻璃粉3-8份

氧化物0.2-0.5份

有机载体33-40份

触变助剂0.3-0.8份

流延抑制剂0.2-0.5份

以上各组成总重量份数为100份,其中银粉总量为55-60份。

所述的片状银粉为市售晶体硅太阳能电池背面银浆用片状银粉,d50为4-8μm;

所述的球形银粉为市售晶体硅太阳能电池背面银浆用球形银粉,d50为1-2μm;

所述的无铅玻璃粉为市售或自制的晶体硅太阳能电池背面银浆用无铅玻璃粉,软化温度450-700oc;

所述的氧化物为二氧化硅、三氧化二铋、氧化锌中的一种或几种混合物;

所述的触变助剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、气相二氧化硅中的一种或几种混合物;

所述的流延抑制剂为糠酸、新葵酸、异辛酸中的一种或几种混合物;

所述的有机载体由以下重量份数的各组分组成:

乙基纤维素5-15份

聚乙烯醇缩丁醛25-35份

酚氧树脂5-10份

聚乙烯基吡咯烷酮5-10份

丁基卡必醇醋酸酯15-25份

二乙二醇二丁醚5-10份

三丙二醇丁醚5-10份

醇酯十二10-20份

邻苯二甲酸二丁酯3-8份

以上各组成总重量份数为100份。

所述的有机载体的制备工艺为:按配方量准确称量上述溶剂于反应釜中,再向其中加入配方量乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂和聚乙烯基吡咯烷酮,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用。

所述的一种高触变perc晶体硅太阳能电池用背面银浆的制备步骤为:

按照配方量准确称量有机载体于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入球形银粉,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入片状银粉,真空搅拌30分钟,向其中依次投入无铅玻璃粉、氧化物、触变助剂、流延抑制剂,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度范围为30-50pa.s(10rpm),触变指数范围为6-8(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆。

本发明的理论基础是:一,聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮具有较好的增稠触变性,在有机载体中使用它们与常规树脂乙基纤维素配合使用,辅以一定的触变助剂,可以提高浆料的触变性能,保证浆料在印刷的时候既具有良好的印刷性能,又不发生溢流填充激光开窗;二,酚氧树脂具有较高的分解温度,辅以一定的流延抑制剂,能保证浆料在烧结过程中不会由于树脂分解失去网络而发生流延;三,氧化锌、三氧化二铋等氧化物具有降低玻璃软化点的作用,在体系中引入该类氧化物,使得配方设计不再受限于玻璃粉种类,可以有效降低浆料所需的峰值温度,降低低温烧结时的接触电阻率,提高了配方的可设计性,提高了电池片的转化效率,降低了浆料的制造成本;四,二氧化硅是形成玻璃料的主要组分,是形成玻璃料的关键因素,在体系中额外引入一定量的二氧化硅,能够增加玻璃相的黏度,提高玻璃相的化学稳定性、热稳定性以及机械强度,可以进一步抑制浆料在高温烧结时的流动。因此,本发明配方设计基于以上理论基础,可以实现本发明技术目的。

与现有技术相比,本发明具有如下显著的技术优势和有益效果:

1)本发明不使用含铅玻璃粉以降低玻璃的烧结温度提高玻璃对氮化硅层的腐蚀能力,具有环保优势;

2)本发明制备的perc晶体硅太阳能电池用背面银浆烧结温度低于目前产线普通背面银浆烧结峰值温度,烧结时能与硅基体形成良好的欧姆接触,降低了低温烧结时的接触电阻率;

3)本发明设计的有机载体体系具有优异的触变性能,配以特定的氧化物体系,本发明制备的背面银浆在印刷和烧结时具有优异的电极形貌保持能力,浆料不会溢流进激光开窗处,极大的保证了开窗处铝背场的完整性,降低了背表面少子复合速率,提高了制备电池的开路电压和短路电流,其开路电压提升值大于3mv,短路电流提升值大于2ma,最终提升电池效率0.03-0.1%。

4)本发明不使用特殊perc电池专用玻璃粉,因此降低了浆料的制造成本。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式,所述的实施例是为了进一步描述本发明,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域人员理解,并不因此将本发明限制在所述的实施例发明中。

实施例1

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯25份,二乙二醇二丁醚10份,三丙二醇丁醚5份,醇酯十二10份,邻苯二甲酸二丁酯5份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素5份、聚乙烯醇缩丁醛25份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂10份和聚乙烯基吡咯烷酮5份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体40份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为2μm的球形银粉25份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为4μm的片状银粉30份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为450oc的无铅玻璃粉4份,二氧化硅0.1份,三氧化二铋0.05份,氧化锌0.05份,触变助剂聚酰胺蜡0.5份,流延抑制剂糠酸0.3份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为32pa.s(10rpm,25oc),触变指数为6.4(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升4mv,短路电流(isc)提升3ma,电池片光电转换效率提升0.03%。

实施例2

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯20份,二乙二醇二丁醚5份,三丙二醇丁醚10份,醇酯十二10份,邻苯二甲酸二丁酯5份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素15份、聚乙烯醇缩丁醛20份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂5份和聚乙烯基吡咯烷酮10份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体36份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为1μm的球形银粉15份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为8μm的片状银粉45份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为700oc的无铅玻璃粉3份,二氧化硅0.1份,三氧化二铋0.2份,氧化锌0.2份,触变助剂氢化蓖麻油0.3份,流延抑制剂新葵酸0.2份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为48pa.s(10rpm,25oc),触变指数为7.2(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升4mv,短路电流(isc)提升4ma,电池片光电转换效率提升0.05%。

实施例3

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯15份,二乙二醇二丁醚10份,三丙二醇丁醚6份,醇酯十二20份,邻苯二甲酸二丁酯8份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素10份、聚乙烯醇缩丁醛15份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂8份和聚乙烯基吡咯烷酮8份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体38.5份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为1.5μm的球形银粉20份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为5.2μm的片状银粉35份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为580oc的无铅玻璃粉5份,二氧化硅0.1份,三氧化二铋0.1份,氧化锌0.1份,触变助剂气相二氧化硅0.7份,流延抑制剂异辛酸0.5份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为36pa.s(10rpm,25oc),触变指数为6.8(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升5mv,短路电流(isc)提升4ma,电池片光电转换效率提升0.08%。

实施例4

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯22份,二乙二醇二丁醚7份,三丙二醇丁醚8份,醇酯十二14份,邻苯二甲酸二丁酯3份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素12份、聚乙烯醇缩丁醛18份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂9份和聚乙烯基吡咯烷酮7份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体33份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为1.2μm的球形银粉18份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为4.6μm的片状银粉42份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为540oc的无铅玻璃粉6份,二氧化硅0.2份,三氧化二铋0.1份,氧化锌0.1份,触变助剂聚酰胺蜡0.2份,氢化蓖麻油0.2份,流延抑制剂糠酸0.2份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为43pa.s(10rpm,25oc),触变指数为6.5(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升4mv,短路电流(isc)提升5ma,电池片光电转换效率提升0.08%。

实施例5

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯18份,二乙二醇二丁醚8份,三丙二醇丁醚6份,醇酯十二12份,邻苯二甲酸二丁酯6份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素8份、聚乙烯醇缩丁醛22份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂10份和聚乙烯基吡咯烷酮10份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体33.6份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为1.8μm的球形银粉20份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为6.3μm的片状银粉38份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为620oc的无铅玻璃粉7份,二氧化硅0.1份,三氧化二铋0.2份,氧化锌0.2份,触变助剂氢化蓖麻油0.4份,气相二氧化硅0.1份,流延抑制剂新葵酸0.4份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为39pa.s(10rpm,25oc),触变指数为7.4(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升6mv,短路电流(isc)提升5ma,电池片光电转换效率提升0.1%。

实施例6

1)制备有机载体:按配方量依次准确称量溶剂丁基卡必醇醋酸酯20份,二乙二醇二丁醚7份,三丙二醇丁醚10份,醇酯十二15份,邻苯二甲酸二丁酯5份于反应釜中,再向其中加入乙基纤维素10份、聚乙烯醇缩丁醛20份,启动搅拌桨,并升温至55oc加热搅拌溶解30分钟,再向其中分别加入酚氧树脂7份和聚乙烯基吡咯烷酮6份,继续升温至75oc加热搅拌溶解30分钟,具体时间以溶解液清澈透明为准,降温,停止搅拌,包装备用;

2)制备浆料:按照配方量准确称量上述制备的有机载体34.8份于带真空、水循环冷却装置的双行星分散机容器中,再向其中加入d50为1.6μm的球形银粉17份,在真空下搅拌30分钟,再向其中投入d50为7.2μm的片状银粉39份,真空搅拌30分钟,向其中依次投入软化点为500oc的无铅玻璃粉8份,二氧化硅0.05份,三氧化二铋0.15份,氧化锌0.1份,触变助剂聚酰胺蜡0.3份,氢化蓖麻油0.2份,流延抑制剂异辛酸0.4份,继续真空搅拌分散30分钟,形成均匀混合物,然后经三辊研磨机研磨分散至细度小于12μm的均质浆料,再经300目丝网过滤,得到细度小于10μm,黏度为41pa.s(10rpm,25oc),触变指数为7(1rpm下的黏度比10rpm下的黏度)的背面银浆;

3)电性能测试:将上述制备的浆料用320目网版经丝印工艺印刷在156.75mm*156.75mm的单晶太阳能电池背面,按照晶体硅太阳能电池片制作流程制成电池片后进行光电转换效率测试,精确对比产线正常使用浆料(1000pcs),电池片开路电压(voc)提升5mv,短路电流(isc)提升4ma,电池片光电转换效率提升0.07%。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的本领域人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,均应涵盖在本发明的保护范围之内。

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