TOPCon晶体硅太阳电池用背面细栅银浆及其制备方法与应用与流程

本发明涉及光伏电子浆料，尤其涉及ipch01b1/22领域，更具体的，涉及一种topcon晶体硅太阳电池用背面细栅银浆及其制备方法与应用。

背景技术：

1、topcon电池是n型晶体硅太阳电池的一种，最先于fronhofure太阳能研究所开发，它结合了热氧化膜钝化+多晶硅薄膜接触等新技术，具备高开压、大电流、高ff、光衰小、双面率高等特性，成为近两年来国内大型光伏电池公司/研究机构研究的重要课题，预计2023年topcon电池产能将超过100gw，成为perc电池后的下一代主要高效太阳电池产品。

2、然而，n-topcon晶体硅太阳电池背面采用的是隧道氧化层+多晶硅薄膜n-polysi结构，产业化的n-poly膜的厚度一般为100～120nm，表面掺杂浓度为1～8e20/cm3，方阻为30～80ω。随着技术的发展，电池厂家希望poly多晶硅膜的厚度能降低至50～80nm，以减少红外寄生吸收效应，减少短流损失。因而有效制备出适应薄poly多晶硅膜、转换效率高的topcon晶体硅太阳电池的背面细栅银浆是topcon电池是目前亟需解决的技术难题。

3、cn113979641a公开了一种玻璃粉及其制备方法及一种应用窗口宽的电池银浆，针对topcon太阳电池抛光面开发适合的背面银浆，能够解决在topcon电池的背面上会出现接触窗口窄、el出现云雾甚至发黑等问题，但未针对薄si-poly结构进行详细描述。

技术实现思路

1、本发明第一方面提供了一种topcon晶体硅太阳电池用背面细栅银浆，按百分比计，组分包括：85-91wt％导电银粉，1.5-4wt％含镧铅碲玻璃粉，0.2-5wt％助剂，有机载体补足余量。

2、所述导电银粉的平均粒径为0.5～2.5μm，振实密度为4.0～7.0g/cm3，比表面积为0.1～2.0cm2/g。

3、所述有机载体包括有机溶剂、树脂。

4、所述树脂包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛酯、醋酸纤维素、丙烯酸树脂、醛酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛、松香树脂中的至少一种。

5、优选的，所述树脂包括丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛，所述丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛重量比为(1-2)：(2-4)：(4-7)。

6、进一步优选的，所述树脂包括丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛，所述丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛重量比为2：3：6。

7、优选的，所述乙基纤维素购自广州晋凯化工有限公司，型号：ec n4。

8、优选的，所述聚乙烯醇缩丁醛购自日本可乐丽化工，型号：pvb 16h。

9、所述有机溶剂包括二乙二醇二丁醚醋酸酯、醇酯十二、二乙二醇二丁醚、二乙二醇二乙醚、己二酸二甲酯、三乙酸甘油酯、邻苯二甲酸二甲酯、松油醇、苯甲酸卞酯、柠檬酸三丁酯、醇酯十六中的至少一种。

10、优选的，所述有机溶剂包括二乙二醇二丁醚醋酸酯、醇酯十二、二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯，所述二乙二醇二丁醚醋酸酯、醇酯十二、二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯重量比为(40-55)：(10-20)：(5-12)：(7-15)。

11、进一步优选的，所述有机溶剂包括二乙二醇二丁醚醋酸酯、醇酯十二、二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯，所述二乙二醇二丁醚醋酸酯、醇酯十二、二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯重量比为50：15：10：11。

12、所述有机载体的制备方法，包括以下步骤：称取有机溶剂、树脂，使用高速分散机进行加热搅拌，即得。

13、所述助剂包括触变剂、爽滑剂、分散剂。

14、所述分散剂包括含胺基官能团、含脂肪酸官能团中的一种或多种组合；所述爽滑剂包括硅油、油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或多种组合；所述触变剂包括氢化蓖麻油、聚酰胺蜡和聚脲中的一种或多种组合。

15、所述助剂还包括流平剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中中的一种或多种。

16、所述含镧铅碲玻璃粉，按百分比计，包括如下组分：10-50wt％pbo，10-60wt％teo2，5-30wt％bi2o3，0.1-5wt％la2o3，0.5-10wt％zno，0.5-10wt％sio2、0.5-15wt％wo3，1-10wt％碱金属氧化物，改性氧化物补足余量。

17、本技术人研究发现，pbo、teo2和la2o3重量比为(15-40)：(20-50)：(0.5-6)，可有效改善玻璃的光学性能以及电性能，氧化铅(pbo)作为网络骨架，具有良好的助熔性、成玻能力，具有较低的玻璃软化温度，能够有效提升银粉氧化后的溶解性，从而促进体系的分散性能，但存在粘度过高的问题，氧化碲(teo2)在光伏银浆玻璃体系中，可以降低玻璃软化温度和玻璃高温粘度，提高玻璃流动性，同时作为变价的氧化物，进一步促进银粉的溶解，提高玻璃溶银能力和析银能力，改善银电极与硅衬底的欧姆接触特性，但对衬底的腐蚀深度作用不够明显，氧化镧(la2o3)作为一种稀土氧化物，应用于玻璃中可提高玻璃的化学稳定性和寿命，也可增加玻璃的硬度和软化温度。尤其是应用于topcon晶体硅太阳电池中，可有效改善背面细栅银电极和n-poly si多晶硅膜之间的接触电阻，减少n-poly si的腐蚀深度，减少对隧道氧化层的腐蚀，提升开路电压，同时可适应更宽的烧结温度，从而提升太阳电池的光电转换效率。

18、所述pbo、teo2和la2o3重量比为(15-40)：(20-50)：(0.5-6)。

19、优选的，所述pbo、teo2和la2o3重量比为(20-30)：(25-35)：(1-3)。

20、所述wo3、sio2和zno重量比为(1-7)：(2-8)：(2-7)，可平衡玻璃软化温度、高温流动性、表面润湿性、溶银能力、耐化学腐蚀性、耐候性，二氧化硅属于网络形成体，可以使玻璃具有良好的成玻能力，提升玻璃高温粘度和表面张力，控制玻璃流动性。氧化锌属于偏碱性氧化物，可以控制整个玻璃的酸碱平衡性，并使玻璃具有很好的高温稳定性和耐化学腐蚀性。碱金属氧化物可以有效降低玻璃粉软化点，与wo3、sio2共同提升玻璃成玻范围，改善银电极与硅沉底的接触性能。

21、所述wo3、sio2和zno重量比为(1-7)：(2-8)：(2-7)。

22、优选的，所述wo3、sio2和zno重量比为(2-5)：(4-6)：(3-6)。

23、所述碱金属氧化物包括li2o、na2o、k2o中一种或多种组合。

24、所述改性氧化物包括al2o3、ga2o3、ag2o、cuo、moo3、v2o5、ceo2、y2o5、mgo、tl2o3、fe2o3、nb2o5中一种或多种组合。

25、所述含镧铅碲玻璃粉的平均粒径小于10μm。

26、优选的，所述含镧铅碲玻璃粉的平均粒径为0.5-5μm。

27、进一步优选的，所述含镧铅碲玻璃粉的平均粒径为1-2μm。

28、优选的，所述含镧铅碲玻璃粉的软化温度为250～400℃

29、所述含镧铅碲玻璃粉的制备，包括以下步骤：

30、s1，将各原料按配方比例称量，混合均匀，装入坩埚中，在900～1300℃熔炼炉中熔制30～120min，得到玻璃熔体；

31、s2，将玻璃熔体进行淬冷处理，得到玻璃渣；

32、s3，将玻璃渣粉碎处理至目标粒径、干燥，即得。

33、优选的，所述混合采用高速粉碎机或三维混料机中的一种。

34、优选的，所述淬冷处理采用去离子水淬冷或铁板淬冷中的一种。

35、优选的，所述粉碎处理包括酒精球磨、溶剂球磨、气流磨中的一种。

36、本发明第二方面提供了一种topcon晶体硅太阳电池用背面细栅银浆的制备方法，包括以下步骤：

37、步骤1：按照配比，称取导电银粉、含镧铅碲玻璃粉、有机载体、助剂，并进行混合搅拌，得到混合物1；

38、步骤2：采用三辊研磨机对混合物1进行研磨分散，刮板细度小于10μm后，即得。

39、本发明第三方面提供了一种topcon晶体硅太阳电池用背面细栅银浆的的应用，其特征在于，应用于制备topcon晶体硅太阳电池。

40、经烘干烧结工艺后，晶体硅太阳电池背面细栅银浆的有机挥发或燃烧裂解，玻璃粉软化流平，润湿银粉或其它无机粉体。所述背面烧结的温度为720～800℃时，晶体硅太阳电池背面细栅银浆的玻璃粉在高温下熔解背面氮化硅介质膜，同时少量导电银粉氧化溶解进玻璃层中，冷却时，玻璃中的银体发生重结晶，形成纳米银胶体，同时si-poly界面会生长出银微晶，促进银与衬底、超薄玻璃膜与衬底形成良好的欧姆接触，降低接触电阻率。

41、优选的，所述topcon晶体硅太阳电池包括烧结工艺，所述背面烧结的温度为720～760℃。

42、有益效果：

43、1.含镧玻璃粉可用于制备topcon电池背面与n-poly si接触的背面细栅银浆，以改善背面细栅银电极和n-poly si多晶硅膜之间的接触电阻，减少n-poly si的腐蚀深度，减少对隧道氧化层的腐蚀，提升开路电压，同时可适应更宽的烧结温度，有利于提升太阳电池的光电转换效率。

44、2.所述导电银粉的平均粒径为0.5～2.5μm，振实密度为4.0～7.0g/cm3，比表面积为0.1～2.0cm2/g，具有良好的导电性，同时它在高温下氧化、溶解到特殊的玻璃液中，提高与玻璃粉的分散性能，同时冷却时会有银体的析出，又能提高玻璃的导电性能。

45、3.引入适量其它氧化物如mo2o3、tl2o3，可进一步降低含镧玻璃粉的软化温度，提升玻璃粉高温流平性，拓宽烧结窗口，具有较好的开路电压和较高的转换效率。