一种双面PERC太阳电池背面铝浆用有机载体及其制备方法与流程

一种双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体及其制备方法
技术领域
1.本发明属于电池背面电极浆料技术领域，具体涉及一种双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体及其制备方法。


背景技术：

2.目前，钝化发射极背面接触(passivated emitter rear contact,简称perc)技术已经在晶体硅太阳电池领域批量使用，目前商业化生产的单面perc太阳电池效率约在22.0-23.0％之间，当前单面perc太阳电池的提效空间已不大，难有进一步突破。因此，为了满足市场对高功率组件的需求，双面perc太阳电池凭借其背面额外发电带来的高输出功率、低度成本等优势迅速占领市场主流地位。
3.双面perc电池背面采用铝栅线结构，代替传统的单面perc电池的全铝背场结构，其背面的铝线通过与钝化膜上的激光开槽区域的硅形成良好的欧姆接触，双面perc太阳电池正面和背面均可受光发电，其背面可收集10-30％的太阳光，每w组件发电量可增加20％，每w度电成本可降低7-10％。双面perc电池具有双面发电，双玻封装组件可靠性高，铝浆耗量低等优点，且与传统电池技术兼容性很高。
4.双面perc铝浆烧结后只在局部区域形成铝硅反应和接触。由于双面perc铝浆在印刷时只印在激光开膜的区域且成栅线状，因此局部良好的bsf层和欧姆接触、较小铝层的体电阻有利于双面perc电池效率的提升。
5.双面perc电池铝浆与单面perc铝浆组分类似，主要组成成分有铝粉、无机粘结剂、有机粘合剂及助剂。其中铝粉粒度在10μm以下，且为球形，铝粉活性大于99.0％，铝粉表面常覆盖一层氧化铝，氧化铝的厚度影响铝粉的活性。玻璃粉在铝浆中起着助熔，烧结后铝粉颗粒之间的粘结作用。
6.而铝浆的有机粘结剂在铝浆中作为铝粉和玻璃粉之间的载体，在高温烧结过程中逐步挥发分解除去。有机粘合剂是由高分子聚合物在一定的温度条件下溶于有机溶剂制成。由于双面perc印刷铝栅线，较单面perc电池印刷要求高，除了要求双面perc电池的有机载体应该具有适宜的粘度和梯度挥发性之外，还要求其有机载体具有良好的触变性，满足双面perc太阳电池背面塑形的要求，因此单面perc电池所用的有机载体并不能完全满足这些要求，需要对有机载体进行改善。
7.由于现有的单面perc铝浆没有双面率指标，因此对浆料的触变性能要求较低，双面perc电池要求铝背场同正银电极一样“细栅密植”，除了要求满足连续印刷稳定性之外，对栅线提出了更高的要求，即栅线细和形貌好，对导电浆料的要求是易过网、流平性好和高宽比大，即对浆料的流变学性能有特殊要求。
8.目前大多数的双面铝浆在印刷中易出现印刷缺失、虚印、粗细不均、漏浆粘版，线宽太宽等问题，除了研究印刷工艺和网版参数等因素对以上问题的影响，其中铝浆的印刷性能也是导致出现以上现象的主要原因，而铝浆中除了固体组分铝粉外，更重要的原因为有机载体。
9.有机载体在双面perc铝浆中作为铝粉和玻璃粉的载体，在高温烧结过程中逐步挥发燃烧分解。它是由高分子聚合物在一定温度下溶于有机溶剂制成。双面perc铝浆在储存过程中可以保持良好的均匀性和稳定性，无导电颗粒团聚，无沉降；在丝网印刷过程中又可以展现出良好的流变性、触变性和稳定的粘度。这些重要的性能都决定于有机载体的优劣。目前市场主流的有机载体中的高分子聚合物较多采用乙基纤维素，而乙基纤维素制成的有机载体对铝粉和玻璃粉的分散润湿能力较好，在铝浆的制备过程中呈现较好的流动性，但缺点是在储存过程中乙基纤维素制成双面perc铝浆其粘度的稳定性较差，粘度升幅非常大，不利于双面perc铝浆在客户端的使用，另外其制成的铝浆触变性较差，印刷的铝栅线宽度较宽，双面率容易不达标。


技术实现要素：

10.针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体及其制备方法。本发明所述有机载体采用有机树脂的复合体系，改善有机载体的触变性能，降低线宽，提高双面电池的背面率，而且所述有机载体体系具有合适的粘度，对铝粉有更强的分散润湿能力，能够保持铝浆粘度的稳定性。
11.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体，所述有机载体包括如下质量百分含量的原料：30％-60％有机树脂，40％-70％有机溶剂。
12.本发明所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体采用有机树脂的复合体系，将有机树脂与有机溶剂按照上述配比复配，一方面，使得有机载体体系具有合适的粘度，保证经过丝网印刷后的铝栅线烧结后膜层的均匀性和致密性，并且能够对双面perc太阳电池背面铝浆主体铝粉有更强的分散润湿能力，能够保持铝浆粘度的稳定性；另一方面，改善有机载体的触变性能，降低线宽，提高双面电池的背面率外，同时保证连续印刷能力，即不能出现印刷缺失、虚印、粗细不均、漏浆等现象。
13.作为本发明的优选实施方式，所述有机载体包括如下质量百分含量的原料：50％有机树脂，50％有机溶剂。
14.作为本发明的优选实施方式，所述有机树脂为醋酸丁酸纤维素改性树脂。
15.本发明选用了醋酸丁酸纤维素改性树脂，主要有以下优点：对双面perc太阳电池背面铝浆主体铝粉的润湿分散能力强，在浆料应用过程中，改善浆料的流平性，铺网性能好，印刷后的线形高宽比好。并且可加速溶剂从铝浆中释放，增加铝颗粒之间的附着，减少电池片在皮带上传送所出现的摩擦掉粉问题，经过烧结后充分加热分解残留少，同时由于良好的触变性能，可减缓浆料沉降，改善浆料的储存稳定性。
16.作为本发明的优选实施方式，所述有机溶剂为丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇单甲醚、醇酯十二、松油醇中的至少两种。
17.本发明还要求保护所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：
18.将有机溶剂和有机树脂置于容器中，搅拌10-20分钟使有机溶剂和有机树脂充分混合，即得到所述双面perc太阳电池背面铝浆用的有机载体。
19.本发明所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法是直接搅拌，不需
要加热，相比乙基纤维素为主体树脂的载体简便且能耗低，同时不会出现树脂溶不彻底的现象。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体采用有机树脂的复合体系，将有机树脂与有机溶剂按照上述配比复配，一方面，使得有机载体体系具有合适的粘度，保证经过丝网印刷后的铝栅线烧结后膜层的均匀性和致密性，并且能够对双面perc太阳电池背面铝浆主体铝粉有更强的分散润湿能力，能够保持所述有机载体配制的铝浆粘度的稳定性；另一方面，改善有机载体的触变性能，降低线宽，提高双面电池的背面率外，同时保证连续印刷能力，即不能出现印刷缺失、虚印、粗细不均、漏浆等现象。
附图说明
21.图1为实施例1和对比例2所制备的有机载体配制的双面perc太阳电池背面铝浆在30天内粘度性能对比图；
22.图2为实施例1和对比例2所制备的有机载体配制的双面perc太阳电池背面铝浆分别在300℃、350℃下烘干后的附着力对比图；
23.图3为实施例1和对比例2所制备的有机载体配制的双面perc太阳电池背面铝浆在烧结后的附着力对比图。
具体实施方式
24.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
25.实施例1
26.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：50％醋酸丁酸纤维素改性树脂，50％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
27.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：
28.将有机溶剂和醋酸丁酸纤维素改性树脂置于容器中，搅拌10-20分钟使有机溶剂和醋酸丁酸纤维素充分混合，即得到所述双面perc太阳电池背面铝浆用的有机载体。
29.实施例2
30.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：30％醋酸丁酸纤维素改性树脂，70％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
31.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
32.实施例3
33.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：40％醋酸丁酸纤维素改性树脂，60％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、
40％松油醇。
34.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
35.实施例4
36.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：60％醋酸丁酸纤维素改性树脂，40％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
37.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
38.实施例5
39.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：60％醋酸丁酸纤维素改性树脂，40％松油醇；
40.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
41.实施例6
42.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：60％醋酸丁酸纤维素改性树脂，40％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、30％丁基卡必醇醋酸酯、60％二乙二醇单甲醚。
43.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
44.对比例1
45.本对比例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：50％乙基纤维素，50％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
46.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：
47.将有机溶剂和乙基纤维素置于容器中，搅拌10-20分钟使有机溶剂和醋酸丁酸纤维素充分混合，即得到所述双面perc太阳电池背面铝浆用的有机载体。
48.对比例2
49.本对比例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：20％乙基纤维素，80％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
50.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与对比例1相同。
51.对比例3
52.本对比例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：20％醋酸丁酸纤维素改性树脂，80％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、40％松油醇。
53.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
54.对比例4
55.本实施例所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体包括如下质量百分含量的原料：70％醋酸丁酸纤维素改性树脂，30％有机溶剂；所述有机溶剂包括如下质量百分含量的组分：10％丁基卡必醇、20％丁基卡必醇醋酸酯、20％二乙二醇单甲醚、10％醇酯十二、
40％松油醇。
56.所述双面perc太阳电池背面铝浆用有机载体的制备方法与实施例1相同。
57.试验例1
58.所述双面perc太阳电池背面铝浆的制备方法，包括如下步骤：
59.将铝粉、有机载体混合均匀，经过三辊研磨机轧浆5遍得到双面perc太阳电池背面铝浆；所述有机载体为实施例1-6、对比例1-4所制备的有机载体中的一种。
60.表1实施例1-6、对比例1-4所制备的有机载体配制的双面perc太阳电池背面铝浆的性能结果
[0061][0062][0063]
从图1中ec体系为含对比例2所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆，图中cab体系为含有实施例1所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆，从图中可以看出，cab体系的粘度稳定性好于ec体系，说明醋酸丁酸纤维素改性树脂有利于提升铝浆粘度的稳定性，长时间储存也不易发生沉降现象。
[0064]
分析实施例1-4和对比例3，cab体系中醋酸丁酸纤维素改性树脂比例偏低，造成铝浆粘度较低，因此铝浆的触变也相对差一些，印刷烧结后的铝栅线线宽相对较大。
[0065]
分析实施例1-4和对比例4，cab体系中醋酸丁酸纤维素改性树脂比例太高，造成铝浆粘度非常高，印刷容易出现断栅现象，不利于连续印刷。
[0066]
实施例5，cab体系中更改溶剂体系，铝浆粘度影响较大，其中全部使用松油醇进行溶解，铝浆的粘度较高，印刷性能较差，容易出现断栅现象，不能满足印刷性能的需求。
[0067]
实施例2
[0068]
本试验例探索实施例1和对比例2分别制备的双面perc太阳电池背面铝浆烘干或烧结后附着力。
[0069]
图2中ec体系为含对比例2所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆，图中cab体系为含有实施例1所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆。从图中可以看出，不论是在300℃、350℃下烘干，cab体系铝浆烘干后掉铝粉现象明显较少，说明醋酸丁酸纤维素改
性树脂制备的有机载体有利于提升铝浆烘干后的附着力。
[0070]
图3中ec体系为含对比例2所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆，图中cab体系为含有实施例1所述有机载体的双面perc太阳电池背面铝浆。从图中可以看出，经过烧结后，cab体系铝浆烧结后没有出现掉铝粉现象，说明醋酸丁酸纤维素改性树脂制备的有机载体有利于提升铝浆烧结后的附着力。
[0071]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。