一种晶硅太阳能TOPCON电池片正面电极主栅银浆及其制备方法与流程

一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及h01b1，更具体地，本发明涉及一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆及其制备方法。


背景技术：

2.topcon太阳能电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(tunnel oxide passivated contact)太阳能电池技术，其电池结构为n型硅衬底电池，在电池背面依次制备超薄氧化硅层和掺杂硅薄层，使得形成钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合，提高了n-pert电池转换效率。
3.topcon电池正面的金属化工艺区别于传统p型perc电池，其对正面银(铝)浆的性能提出了更高需求，且一般需要采用二次印刷方式制备正面电极。此外，目前的主栅银浆中通常使用含有mn,cu元素的玻璃粉，例如中国专利cn202010869014提供了一种n型太阳能电池的主栅银浆，其包括的玻璃粉为铜-铋-锰-碲系玻璃粉，然而含有mn,cu元素的玻璃粉会使得topcon主栅中膜层容易被破坏。
4.因此，需要提供一种topcon正面电极主栅银浆及其制备方法，相比于p型二次印刷主栅银浆，实现在宽烧温条件下对正面氮化硅薄膜的低腐蚀性，使电池具有更高的开压和更低的j0 matel，从而提升电池效率。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆，按重量百分比计，至少包括82-88％球形银粉、1-2％玻璃粉和10-17％有机粘合剂；所述球形银粉经激光粒度分布仪测试粒径分布d50为0.55-0.7μm，振实密度为5.5-6.5g/cm3。
6.目前，太阳能电池的正面细栅银浆，通常使用d50为1-2μm，振实密度为5.5-6.5g/cm3的银粉，背面银浆通常使用d50为0.4-0.8μm，振实密度为2.5-4.5g/cm3的银粉，主栅银浆通常选用上述正面细栅银浆银粉、背面银浆银粉或其结合，然而电性表现不一致，各有优缺点，无法同时获得较好的拉力值和电池效率，申请人采用d50为0.55-0.7μm，振实密度为5.5-6.5g/cm3的球形银粉，不仅综合了正面细栅银浆银粉和背面银浆银粉的优点，同时具有较好的润湿分散性，印刷性，提高电极的导电性。而d50粒径过大，使得银粒子之间的接触几率降低，导致银粒子之间的空间可能被其他成分代替，导致光电效率的降低，同时会导致拉力值降低，而d50粒径较小，在烧结时容易产生团聚的问题，导致较差的分散问题。
7.在一种实施方式中，按重量百分比计，主栅银浆至少包括86-88％球形银粉、1-1.5％玻璃粉和11-13％有机粘合剂。
8.在一种优选的实施方式中，所述球形银粉还需满足如下条件的至少一种；
9.a，经激光粒度分布仪测试粒径分布d10为0.1-0.35μm；
10.b，经激光粒度分布仪测试粒径分布d90为1-1.5μm。
11.银粉颗粒的大小分布对银浆的导电性能有很大的关系，进一步优选的，所述球形银粉经激光粒度分布仪测试粒径分布d10为0.1-0.35μm，例如0.1μm，0.12μm，0.15μm，0.18μm，0.2μm，0.25μm，0.28μm，0.3μm，0.35μm。进一步优选的，所述球形银粉经激光粒度分布仪测试粒径分布d90为1-1.5μm，例如1μm，1.2，1.5μm。使用本技术粒径分布的银粉，进一步避免了团聚的发生，同振实密度高，银粉颗粒之间接触性高，烧结后银膜致密，收缩率降低，避免了银膜上针孔等孔洞的产生，提高了光电效率。
12.传统的主栅银浆一般使用含mn、cu的玻璃粉作为无机粘结剂，拉脱力好，腐蚀性强，然而在topcon主栅中膜层容易被破坏。在一种实施方式中，按重量份百分比计，玻璃粉至少包括如下组分的单质和/或氧化物：25-50％pb，10-25％si，5-15％ti，0-15％bi，3-10％b，0-5％mg，0-8％w，0-5％ca，0-3％zn，0-5％ba，但不含mn、cu。避免了含mn、cu的玻璃粉作为无机粘结剂导致的膜层容易被破坏的问题。
13.为了提高使用无mn、cu的玻璃粉的银浆烧结后的拉脱力，优选的，所述玻璃粉的软化点为500-650℃，例如500℃，550℃，600℃，650℃。该软化点的玻璃粉能够与本技术中高活性的球形银粉相互匹配，充分浸润银粉，提高银粉与基材的表面铺展性，同时该软化点的玻璃粉有助于电子通过隧道效应移动。
14.优选的，玻璃粉的粒径为0.5-2.5μm，例如0.5μm，0.8μm，1μm，1.5μm，2μm，2.5μm。玻璃粉的粒径过大，导致与本技术中银颗粒的配合度低，无法较快的润湿银粉，导致银膜的线性连续性差，影响银粉在基材的连续铺展性，粒径过小，可能因为玻璃粉颗粒之间较大的吸引力，同样影响银颗粒的润湿性，影响电性能。
15.本技术中玻璃粉可以购买得到，也可以自制得到，其自制的方法不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
16.在一种实施方式中，所述玻璃粉的制备方法包括：将玻璃粉的原料混合均匀后，于800-1000℃熔炼至玻璃液澄清透明，然后淬火，球磨，即得。
17.为了提高银浆的流动性，需要添加有机粘合剂。在一种实施方式中，按重量份计，所述有机粘合剂包括5-20份高分子树脂，70-90份溶剂，0-8份分散剂，0-8份触变剂。
18.优选的，所述高分子树脂选自丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、松香、氢化松香、氢化松香四戊醇酯、聚酰胺中一种或多种，优选为乙基纤维素。含有本技术中5-20份的高分子树脂得到的有机粘合剂的使用，增加了印刷性，印刷的线条较为流畅。
19.优选的，所述溶剂选自dbe、醇酯12、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、脂肪烃中一种或多种。进一步优选为dbe、醇酯12、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯，重量比为1：(0.5-1.5)：(2-4)：(2-4)，重量比优选为1:1:3:3。发明人发现，使用以上重量比为1：(0.5-1.5)：(2-4)：(2-4)的dbe、醇酯12、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯作为溶剂，能够有效溶解高分子树脂，且结合本技术中高活性的球形银粉和玻璃粉，在烧结过程中，碳化完全，且分解物能够及时挥发出去，而不影响银颗粒的分布。
20.在一种优选的实施方式中，所述分散剂为脂肪族酰胺类分散剂，进一步优选为分散剂dumeen tdo，发明人发现，当分散剂为脂肪族酰胺类分散剂时，进一步降低了膜层的微观平整度，发明人认为可能是双长链结构促进了固体颗粒的流平性，降低膜层的粗糙度。
21.本技术中触变剂不作特别的限定，包括但不限于氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、气相二氧化硅、膨润土、聚乙烯蜡等。
22.本发明第二个方面提供了一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆的制备方法，包括：将球形银粉、玻璃粉、有机粘合剂混合，搅拌均匀，然后研磨至细度《12μm，经200-500目滤布过滤，即得。
23.在本技术银浆的制备方法中，搅拌的方式不作特别限定，包括但不限于使用高速分散剂分散、使用行星搅拌机搅拌等。
24.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
25.本技术提供了一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆，通过调控球形银粉的粒径分布、振实密度以及538℃烧损失重情况，极大提高了烧结活性，同时，本技术中摒弃了传统玻璃粉中需要添加mn,cu元素，降低了玻璃粉的烧结活性，降低了浆料对topcon电池片正面膜层的的破坏，具有在740～820℃的宽烧结温度，此外，该玻璃粉能够与本技术中球形银粉具有较好的协同作用，使得烧结后电极拉脱力高于2n，通过光致发光测试仪检测其电极部分呈现亮白。
附图说明
26.图1为使用实施例1银浆得到的电极亮度图；
27.图2为使用实施例2银浆得到的电极亮度图；
28.图3为使用实施例5银浆得到的电极亮度图。
具体实施方式
29.实施例
30.实施例1-5
31.一种晶硅太阳能topcon电池片正面电极主栅银浆，按重量份计，成分如下表1。
32.表1
[0033][0034]
其中，按重量份百分比计，玻璃粉1为45％pb，15％si，5％ti，15％bi，3％b，3％mg，6％w，5％ca，3％zn，粒径为0.5-2.5μm。
[0035]
玻璃粉2市售常规的含有锰、铜的玻璃粉。
[0036]
球形银粉1：经激光粒度分布仪测试粒径分布d50为0.6μm，d10为0.3μm，d90为1.5μ
m，振实密度为6.5g/cm3。
[0037]
球形银粉2：经激光粒度分布仪测试粒径分布d50为1.5μm，d10为0.9μm，d90为2.5μm，振实密度为6.5g/cm3。
[0038]
球形银粉3：经激光粒度分布仪测试粒径分布d50为0.4μm，d10为0.19μm，d90为0.87μm，振实密度为4g/cm3。
[0039]
玻璃粉1和玻璃粉2的制备方法为：将玻璃粉的原料混合均匀后，于900℃熔炼2h至玻璃液澄清透明，然后淬火，球磨，烘干，即得。
[0040]
按重量百分比计，有机粘合剂的成分见表2。
[0041]
表2
[0042][0043]
有机粘合剂的制备方法为：称取表2中各个原料，混合，在80℃油浴加热，搅拌桨搅拌溶解2小时，至物料完全混溶，有机粘合剂。
[0044]
主栅银浆的制备方法为：分别相应称取表1中各个原料，混合，搅拌机搅拌30分钟至物料均匀、润湿，三辊机研磨5遍，得到分散性良好，fog刮板细度计测试细度《7μm的浆料，然后采用400目滤布对浆料进行过滤。
[0045]
性能评估
[0046]
在100方阻n-topcon单晶166尺寸硅片上印刷实施例1-5的银浆，印刷机为baccini太阳能电池片印刷系统。主栅采用9bb定制图形网版，基础d是市场采购的主流主栅银浆。烧结采用ct烧结炉，峰值温度760-800℃。采用光致发光测试仪检测主栅电极银浆对电池片膜层的破坏情况，采用方阻测试仪检测电极的导电性能采用kj1065d-b剥离强度试验机检测电极的拉脱力，pl评分为1-10分，分数越高，电极表面越亮白，结果见表3。其中，表3中uoc：开路电压；isc：断路电流；rs：串联电阻；ff：填充因子；ncell：转换效率。
[0047]
表3
[0048][0049]
使用实施例1、实施例2、实施例5的银浆得到的电极亮度情况分别见图1-3，图1中显示电极亮白；图2显示电极无明显影响，图3显示电极发黑。