一种用于TOPCon太阳能电池的正面银铝浆料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种细线化银铝导电浆料、隧穿氧化钝化接触晶硅太阳能电池(tunneloxidepassivatedcontact，topcon的正面银铝浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、太阳能电池的晶圆硅片的前受光面因为形成了导电副栅电极，导致硅片受光面积降低而影响效率，因此希望在硅片前受光面上形成更精细的电极，以增加受光面积，进而提升电池光电转换效率。现有的量产技术中，倾向采用较窄开口的丝网印刷网版技术来大量且快速的制作电极，透过此技术所得到的细线化栅线电极，由于其在硅片上的遮光面积相对小，从而可获得较高的光电流，进一步得到更好的光电转化效率。此外，更窄开口的网版设计也符合克服需求成本降低的趋势，可同时满足行业内降本提效的需求，达到最佳化的性价评比。

2、新一代topcon隧穿氧化钝化接触晶硅太阳能电池，相较于目前量产的perc电池结构，其背面钝化藉由超薄穿隧氧化层与掺杂的多晶矽层来实现，电极仅与多晶矽层接触，载子利用穿隧效应传导避免了金属-半导体的严重复合，可有效提高电池转化效率。其中topcon正面导电浆料使用了银粉和铝粉两种导电粉末，借助玻璃刻蚀sinx/alox介质层打开的局部通道，低熔点银铝液相与硅互扩散形成银铝尖刺，与p+发射极及金属栅线本体形成直接接触导通，大幅改善了接触电阻，是主导整个topcon电池转换效率的最关键材料。相较于传统使用纯银的perc导电浆料，在固含量和黏度都有偏高的趋势，相对不利于浆料储存稳定性和在窄线宽网版上的量产良率和长时间印刷性。

3、因此，急需提供一种分散均匀、黏度较低、且更适应窄线径小开口印刷网版的银铝导电浆料，以改善上述量产性问题，进而提高电池转换效率。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种细线化且透墨性佳的隧穿氧化钝化接触晶硅太阳能电池的正面银铝导电浆料，以解决现有技术中的导电浆料因过网性不佳而导致电池转换效率较低的量产性问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、一种用于topcon太阳能电池的正面银铝浆料，包含导电粉末80～95wt％、玻璃粉末0.1～7wt％和有机载体糊剂组合物1.5～15wt％，其中，所述有机载体糊剂组合物包含复配树酯、复配分散剂、有机溶剂和添加剂。复配树酯在所述导电浆料中的含量为0.2～5wt％，复配分散剂在所述导电浆料中的含量为0.01～2wt％。

4、复配树脂包含纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸异丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物和苯乙烯-[乙烯-(乙烯-丙烯)]-苯乙烯共聚合物中的至少两种。

5、优选的，复配树脂选自纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、乙基纤维素、聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚合物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物中的至少两种。

6、首先，复配树脂可以针对银粉和铝粉等导电粉末进行较完整的包覆，有利于后续浆料制程中的研磨和分散效果，降低银片比例的产生，帮助所形成的高固含量导电浆料具有良好的过墨性。复配树脂对于银铝导电浆料具有凝聚作用，可以避免粉体在高温烧结下产生坍塌或是明显流淌，维持栅线高度形貌，从而可有效地控制副栅的细线化能力。复配树脂也具有黏合作用，可因应硅片上不同的绒面抛光程度，避免在高温干燥和烧结中，因有机载体急遽收缩和溶剂挥发下，可能造成的栅线脱落，进一步提高浆料和基板的黏合强度。

7、复配分散剂包含tdo、油酸、ed120、ed350、ed420、异构十醇聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的至少两种。

8、复配分散剂可以促使导电浆料中的无机粉料具有更好的分散效果，平衡浆料中各种组份的性能，避免粉体团聚现象的产生，进而达到高固含量浆料配方设计下的最低黏度，以符合丝网印刷的量产工艺需求。尤其是，相比于其他树脂和分散剂的搭配。

9、所述有机溶剂占所述导电浆料的1～10wt％，优选地，所述有机溶剂选自由乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二甘醇单丁基醚、二甘醇二丁基醚、单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、三丙二醇单甲醚、三醋酸甘油酯、三乙二醇二苯甲酸酯和松油醇组成的组中的一种或多种。

10、所述添加剂包括触变剂和增塑剂占所述导电浆料的0.5～5wt％，优选地，所述添加剂选自由聚乙烯醇缩丁醛、聚氨基甲酸酯聚酰胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物、氨基硅氧烷和气相二氧化硅组成的组中的一种或多种。

11、进一步地，导电粉末包含至少一种具导电性的无机粉末；优选地，无机粉末为银粉和铝粉，所述银粉的平均粒径d50为0.1～5μm，所述铝粉的平均粒径d50为0.3-8μm。

12、优选的，玻璃粉末为以氧化铅-氧化碲-氧化铋-氧化锌基为本体的玻璃粉末；玻璃粉末还包含选自由氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化磷、氧化锌、二氧化硅、氧化硼、氧化钛和氧化镍组成的组中的一种或多种；优选地，玻璃粉末的粒径(d50)为1.5～2.0μm。

13、进一步地，银铝导电浆料包含83～93.5wt％的导电粉末、0.8～4.5wt％的玻璃粉料、2～8.5wt％的有机溶剂、1～4.5wt％的添加剂、0.4～3.5wt％的树脂和0.05～1.2wt％的分散剂，其中，树酯的组成为纤维素乙酸丁酸酯、乙基纤维素和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；优选地，树酯的组成中，纤维素乙酸丁酸酯、乙基纤维素和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的重量比为(1～2):(1～2.5):(4～8)；其中，分散剂为tdo和油酸；优选地，tdo和油酸的重量比为(1～1.5):(1～2)；

14、进一步的，银铝导电浆料包含84.7～92.6wt％的导电粉末、1.3～4wt％的玻璃粉料、2.7～9wt％的有机溶剂、2～4wt％的添加剂、0.7～3wt％的复配树脂和0.05～1.6wt％的复配分散剂，其中，树酯的组成为纤维素乙酸酯、聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；优选地，树酯的组成中，纤维素乙酸酯、聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的重量比为(1～1.6):(1～2.3):(3～5.5)；其中，分散剂为ed350和异构十醇聚氧乙烯醚；优选地，分散剂中，ed350和异构十醇聚氧乙烯醚的重量比为(1～1.35):(1～1.6)；

15、进一步的，银铝导电浆料包含87～94wt％的导电粉末、2.5～5wt％的玻璃粉末、3.5～9.3wt％的有机溶剂、2.5～4.2wt％的添加剂、0.45～2.8wt％的复配树脂和0.1～1.3wt％的复配分散剂，其中，树酯的组成为聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物；优选地，树酯的组成中，聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物的重量比为(1～2):(1～3):(2～4)；其中，分散剂为油酸和异构十三醇聚氧乙烯醚；优选地，分散剂中，油酸和异构十三醇聚氧乙烯醚的重量比为(1～1.4):(1～2.5)；

16、进一步的，银铝导电浆料包含85～94.7wt％的导电粉末、3.5～6wt％的玻璃粉末、2.5～8.6wt％的有机溶剂、2～4.5wt％的添加剂、0.5～2.9wt％的复配树脂和0.2～1wt％的复配分散剂，其中，树酯的组成为聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和氢化苯乙烯-异戊二烯共聚合物；优选地，树酯的组成中，聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和氢化苯乙烯-异戊二烯共聚合物的重量比为(1～3.4):(1～2.2):(3～5.5)；其中，分散剂为tdo和异构十一醇聚氧乙烯醚；优选地，分散剂中，tdo和异构十一醇聚氧乙烯醚的重量比为(1～1.8):(1～2)。

17、本发明上述的银铝导电浆料在适用于丝网印刷时，适用性较广，在网目数为480/500/520，线径为9～11um，纱厚为12.5～15um，膜厚为3.5～7um，丝网开口为11～18μm均可适用，且在此开口范围内均可以保有细线化的需求，同时兼顾较佳的过墨能力。根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池电极，由上述的银铝导电浆料制备而成，优选地，太阳能电池电极的宽度为15～35μm。

18、本发明所达到的有益效果是：本发明使用特定种类的树脂载体和分散剂组合能够与导电粉末等其他组分之间形成更好的匹配，各组分整体具有更好的协同作用，也不会对后续在太阳能电池中高温烧结下的电极制作或应用带来任何负面影响，诸如电极导电性、电极高宽比及电池转换效率。再者，这样的树脂和分散剂搭配可以有效降低高固含量的浆料粘度，从而提高浆料在后续印刷工艺中的加工性能，诸如：提高了浆料的过墨性能，具有更佳的透墨能力，从而促使电极电阻更低，避免电极制作中栅线断栅的现象或粘附在印刷刮刀等加工器件上造成的回墨不均现象，进而可以提高电池转换效率。最重要的，上述导电浆料具有相对宽的印刷操作窗口，更适用于先进的窄线宽开口印刷网版操作，得到更细线化的电极，降低硅片受光面积遮挡，提高光电流产生，进而获得更高的电池转化效率。