一种TOPCon太阳能电池细栅结构及导电浆料的制作方法

本发明属于太阳能电池，具体涉及一种topcon太阳能电池细栅结构及导电浆料。

背景技术：

1、导电浆料在半导体、电子、能源、汽车等领域获得了越来越广泛的应用。导电浆料主要由导电相、无机粉体和有机载体构成。其中，导电相决定了导电浆料的基本电性能，并影响浆料产品的物理和机械性能，导电相通常为金属微粒、合金微粒以及它们的混合物。由于铜极易被氧化，目前主流市场上主要是以银粉作为导电填料来制备高导电浆料，银浆、银铝浆具有优良的导电性和抗氧化性。然而，银的价格昂贵，这极大的阻碍了银浆、银铝浆的广泛应用和发展。

2、为了获得更低的线电阻，常规topcon太阳能电池细栅的线高较高且采用较高银含量的银铝浆、银浆印刷得到，topcon太阳能电池细栅的银耗大，导致了topcon太阳能电池的高制造成本。

3、为了降低topcon太阳能电池的制造成本，光伏领域的技术人员曾经尝试很多方法，如单独采用降低细栅用导电浆料的印刷厚度或单独采用低银含量的导电浆料，但这样不仅降低了topcon太阳能电池的光电转化效率，而且细栅用导电浆料的印刷厚度过薄，会因银的高扩散速率而过度扩散到焊带的合金层里，出现过焊现象，从而导致断栅和产品降级。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种topcon太阳能电池细栅结构及导电浆料。

2、第一方面，本发明提供一种topcon太阳能电池细栅结构，采用如下技术方案实现：

3、一种topcon太阳能电池细栅结构，包括铺设在topcon太阳能电池片上的导电浆料细栅线和平行叠铺于导电浆料细栅线高度方向上的超细金属线，所述topcon太阳能电池片和导电浆料细栅线电连接；所述导电浆料细栅线与超细金属线电连接；所述超细金属线的横截面最大长度不超过30μm，所述导电浆料细栅线的高度不超过5μm；所述导电浆料细栅线的宽度不超过30μm。

4、本发明提供的topcon太阳能电池细栅结构，不仅可以降低导电浆料的用量，还避免了对发射极过度刻蚀造成的损伤，提高了topcon太阳能电池的转化效率；在导电浆料细栅线结构上水平连接细金属线，降低了导电浆料细栅线的线电阻，提高了topcon太阳能电池细栅结构的导电性，提高了topcon太阳能电池的转化效率。

5、优选的，所述topcon太阳能电池细栅结构的制备步骤包括：

6、s1、在topcon太阳能电池片表面铺设一层厚度不超过5μm的导电浆料，烘干，在500-850℃烧结，形成若干根导电浆料细栅线；所述导电浆料的用量能消除钝化层且完成细栅与发射极的欧姆接触；

7、s2、将超细金属线平行叠铺在导电浆料细栅线的高度方向上，得topcon太阳能电池细栅结构。

8、优选的，所述导电浆料细栅线与超细金属线的连接方式为红外焊接。

9、优选的，所述导电浆料细栅线的宽度为15-25μm。

10、优选的，所述导电浆料细栅线的高度为2.5-3.5μm。

11、优选的，所述超细金属线的横截面最大长度为15-25μm。

12、优选的，所述超细金属线选自超细铜线、超细锡包铜线或超细锡合金包铜线中的任意一种。

13、更优选的，所述超细金属线为超细锡合金包铜线。

14、超细锡合金包铜线的焊接性能较好，抗氧化性好。

15、优选的，所述超细锡合金包铜线中锡合金层的组成选自sn-pb-bi合金、sn-pb合金、sn-ag-cu合金和sn-bi-ag中的一种或多种。

16、更优选的，所述锡合金层的组成为sn-pb-bi合金。

17、优选的，所述锡合金层的厚度为1-3μm；更优选的，所述锡合金层的厚度为2μm。

18、本发明人在研究过程中发现锡合金层的厚度越厚越容易将超细锡合金包铜线红外焊接到导电浆料细栅线的高度方向上，不易出现虚焊现象，但锡合金层的厚度越厚越容易导致银扩散到焊带合金层，出现过焊现象。

19、第二方面，本发明提供一种topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料，采用如下技术方案实现：

20、一种topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料，所述导电浆料包括银粉、无机粉体、锡合金粉和有机载体，所述银粉、无机粉体和锡合金粉在导电浆料中的含量分别为45-85wt%、1.5-6wt%和0.1-2wt%。

21、目前，现有银浆或银铝浆中银含量一般不低于85wt%，本发明提供的topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料中银含量最低为45wt%，明显低于现有银浆或银铝浆中银含量，加上本发明中topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料用量较少，可以大幅降低成本。

22、本发明人在研究过程中发现若使用常规的导电浆料细栅线的高度不超过5μm，虽然可以降低成本，但导电浆料细栅线上银层薄，在导电浆料细栅线上焊接细金属线时容易出现过焊现象。这是由于在焊接过程中导电浆料细栅线结构上的银容易扩散到细金属线的合金层里，导致导电浆料细栅线上没有银层与电池片表面形成足够的结合力。

23、本发明导电浆料中含锡合金粉，在焊接过程中降低了银扩散到细金属线合金层的速率，从而提高了焊接拉力，具有更好的抗老化效果，且具有更宽的焊接参数窗口，不易出现过焊现象，对焊接温度和焊接时间控制要求较低。

24、优选的，所述锡合金粉选自sncu合金粉、snsb合金粉、snbi合金粉、snag合金粉、snzn合金粉、snpb合金粉、snpbbi合金粉、snagcu合金粉、snbiag合金粉、snpbag合金粉和snpbsb合金粉中的任意一种或多种。

25、更优选的，所述锡合金粉选自sncu合金粉、snsb合金粉、snbi合金粉、snag合金粉中的任意一种或多种。

26、本发明中sncu合金粉包括但不限于sn8cu合金粉。snsb合金粉包括但不限于sn95sb5合金粉。snbi合金粉包括但不限于sn42bi58合金粉。snag合金粉包括但不限于sn97.5ag2.5合金粉。

27、最优选的，所述锡合金粉为sncu合金粉。

28、本发明中，所述银粉为薄片形式、球状形式、颗粒状形式、结晶形式、粉末形式或其他不规则形式的任意一种或多种；优选的，所述银粉为球状形式。

29、本发明中，所述有机载体包括有机树脂、有机溶剂、触变剂和助剂。

30、其中，所述有机树脂选自乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、醋酸丁酸纤维素、松香树脂、聚酯树脂和热塑性树脂中的任意一种或多种；所述有机溶剂选自丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚、十二碳醇酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和尼龙酸甲酯中的任意一种或多种；所述触变剂为聚酰胺蜡和/或氢化蓖麻油；所述助剂包括表面活性剂、分散剂、有机硅油、油酸和多功能硅烷偶联剂中任意一种或多种。

31、当所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池负电极细栅线，所述导电浆料的组成无铝粉或含铝合金粉。

32、优选的，按重量百分比计，所述导电浆料的组成为：45-85%银粉、1.5-4%无机粉体、0.1-2%锡合金粉和有机载体余量；所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池负电极细栅线。

33、更优选的，按重量百分比计，所述topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料的组成为：55-65%银粉、2-3%无机粉体、0.5-1%锡合金粉和有机载体余量；所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池负电极细栅线。

34、优选的，所述形成topcon太阳能电池负电极细栅线的无机粉体为玻璃粉、固溶体、微晶体粉末中的任意一种或多种。

35、更优选的，所述形成topcon太阳能电池负电极细栅线的无机粉体为玻璃粉。

36、优选的，所述形成topcon太阳能电池负电极细栅线的无机粉体的成分包括pb、si和te元素。

37、优选的，所述形成topcon太阳能电池负电极细栅线的无机粉体的成分还包括b、sn、ti、ag、al、bi、ce、cs、cu、fe、k、li、na、rb、w、zn、ge、ga、in、ni、ca、mg、sr、ba、mo、y、as、la、nd、co、pr、gd、sm、dy、eu、ho、yb、lu、ta、v、hf、cr、cd、sb、f、zr、mn、p和nb元素中的一种或多种。

38、当所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池正电极细栅线，所述导电浆料还包括铝粉或含铝合金粉。

39、优选的，所述铝粉或含铝合金粉在导电浆料中的含量为0.5-2wt%。

40、优选的，所述铝粉或含铝合金粉为铝粉。

41、本发明中，所述铝粉的形状选自球形、片形、星形中的一种；优选的，所述铝粉的形状为球形。

42、优选的，所述铝粉颗粒的平均粒径为1-3μm。

43、优选的，按重量百分比计，所述topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料的组成为：45-85%银粉、2.5-6%无机粉体、0.5-2%铝粉或含铝合金粉、0.1-2%锡合金粉和有机载体余量；所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池正电极细栅线。

44、更优选的，按重量百分比计，所述topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料的组成为：55-65%银粉、4-4.5%无机粉体、1-1.5%铝粉或含铝合金粉、0.5-1%锡合金粉和有机载体余量；所述导电浆料用于形成topcon太阳能电池正电极细栅线。

45、优选的，所述形成topcon太阳能电池正电极细栅线的无机粉体为玻璃粉；所述玻璃粉的成分包括pb、b和si元素。

46、优选的，所述玻璃粉的成分还包括se、sn、ti、ag、al、bi、ce、cs、cu、fe、k、li、na、rb、w、zn、ge、ga、in、ni、ca、mg、sr、ba、mo、y、as、la、nd、co、pr、gd、sm、dy、eu、ho、yb、lu、ta、v、hf、cr、cd、sb、f、zr、mn、p和nb元素中的一种或多种。

47、优选的，所述topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料的烧结温度为700-800℃。

48、综上所述，本发明具有以下有益效果：

49、1、本发明topcon太阳能电池细栅结构降低了导电浆料的用量，避免了对发射极过度刻蚀造成的损伤，降低了导电浆料细栅线的线电阻，提高了topcon太阳能电池的转化效率；且本发明topcon太阳能电池细栅结构用导电浆料中银粉含量最低为45wt%，银耗更低，同时满足topcon太阳能电池提效和降本的效果。

50、2、本发明topcon太阳能电池细栅结构中导电浆料细栅线的高度不超过5μm，细栅线上银层薄，本发明将锡合金粉加入导电浆料中，在焊接过程中降低了银扩散到细金属线合金层的速率，不易出现过焊现象，提高了焊接拉力以及具有更好的抗老化效果。