一种用于N型晶体硅太阳能电池的背面糊料及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体为一种用于n型晶体硅太阳能电池的背面糊料及其制备方法。

背景技术：

1、为了对太阳能进行开发和利用，太阳能电池应运而生。现存的太阳能电池按照构成材料的不同，可分为：晶体硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池和新型太阳能电池等。

2、其中晶体硅太阳能电池被称为第一代太阳能电池，按照硅基片种类可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种太阳能电池。目前已有的高效率硅基太阳能电池主要采用的技术包括：钝化发射极电池（perl）--p型、具有异质结结构太阳能电池（hit）--n型、叉指背电极接触（ibc）电池--n型，以及在hit电池和ibc电池上衍生出的hbc电池--n型等。在众多的晶体硅太阳能电池中，n型硅已被证明是一种稳定的高寿命材料，是目前硅基太阳能电池的主流发展方向。

3、n型太阳能电池结构通常包括以下几部分：前电极结构，主要由作为前电极的金属电极组成，在硅片正面形成欧姆接触，完成电能收集及转换；n型硅片，以n型硅片作为基地，利用钝化接触技术在电池背面制备超薄的可隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄层，形成正、背面沉积的sinx膜；后电极结构，主要由作为后电极的金属电极构成，在硅片背面形成欧姆接触，完成电能收集及转换；背面场钝化，硅片背面形成的一层钝化层；正面场钝化，硅片正面形成的一层钝化层；铝背场，在硅片背面形成的一层铝膜。其中，背面场钝化、正面场钝化以及铝背场的形成均能有效降低背面的复合速度，提高电池的开路电压和短路电流，从而提高电池的光伏性能和效率。

4、当制造n型太阳能电池时，表面会设置保证光线透射、防护晶硅电池受到外界破坏的光伏减反射镀膜玻璃。在相对于减反射膜的晶硅片那一面上，会将包含导电粉末(例如银粉)、玻璃粉、树脂粘合剂以及(需要时)其它添加剂的糊料涂敷在硅片上，然后进行烧结，最终形成电极。由于n型太阳能电池电极的作用，电极的特性对于提高太阳能电池的发电效率是很重要的，现如今也已有众多的方法来改进太阳能电池，以求获得更高的光电转化效率。公告号为cn102971803a的发明专利公开了一种低弯曲型高效硅太阳能电池的铝糊料组合物，该铝糊料组合物包含60重量％～90重量％的铝粉末、1重量％～10重量％的粘合剂树脂、0.1重量％～10重量％的无铅玻璃添加剂和0.1重量％～10重量％的陶瓷添加剂，并且包含60重量％～90重量％的具有一种或两种不同尺寸的导电材料；该发明通过改进弯曲度，能够减小太阳能电池的内应力，从而改进太阳能电池的效率；但是该铝糊料与硅之间的热膨胀系数差异较大，导致铝糊料在太阳能电池上的使用量受到限制，使用量较小，厚度较薄，造成对太阳能电池效率的改进有限，无法实现电池效率的大幅提升。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于n型晶体硅太阳能电池的背面糊料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于n型晶体硅太阳能电池的背面糊料，所述背面糊料包括如下重量份组分：60-80份导电颗粒、5-12份玻璃粉、3-8份有机粘结剂、0.5-1.5份氧化铅、8-15份功能材料、1-3份助剂、15-20份有机溶剂；

4、所述助剂包括分散剂、触变剂、粘度稳定剂、消泡剂、抗氧化剂、偶联剂中的至少一种。

5、作为本发明的进一步优选方案，所述导电颗粒包括金、银、铜、铬、钴、铁、铱、铑、钼、氧化铟锡中的至少一种；

6、所述有机粘结剂包括但不限于乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素；

7、所述溶剂包括但不限于甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂。

8、作为本发明的进一步优选方案，所述功能材料的制备方法如下：

9、1）将五水四氯化锡加入到去离子水中，磁力搅拌5-10min，逐滴加入氨水，至ph值在8-9，然后移至水浴锅中，在70-80℃下水浴搅拌2-5h，得到氯化锡前驱体溶液；

10、2）将硝酸铜加入到去离子水中，搅拌2-5min后加入无水乙醇，再加入邻苯二甲酸二丁酯，继续搅拌2-5min，最后加入正己烷，充分搅拌后用分液漏斗移出上层溶液，置于50-60℃水浴锅中恒温搅拌1-2h，然后与氯化锡前驱体溶液按照体积比1：（1-3）混合均匀，得到混合前驱液；

11、3）将混合前驱液旋涂在多功能薄膜表面，置于60-80℃真空烘箱中干燥3-5h后，在600-630℃下退火5-10min，然后将薄膜修剪成片，即可得到所述功能材料。

12、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述功能材料时，步骤1）中所述氯化锡前驱体溶液中，五水四氯化锡和去离子水的用量比例为（0.15-0.25）g：（50-100）ml；所述氨水浓度为12-15mol/l。

13、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述功能材料时，步骤2）中所述硝酸铜、去离子水、无水乙醇、邻苯二甲酸二丁酯、正己烷的用量比例为（0.01-0.03）g：（50-80）ml：（50-80）ml：（1-3）ml：（50-80）ml。

14、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述功能材料时，步骤3）中所述旋涂的转速为5000-8000r/min，旋涂时间30-50s。

15、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述功能材料时，步骤3）中所述多功能薄膜的制备方法如下：

16、1）将衬底基板清洗干净，用氮气高压气枪吹干，然后放入溅射仓内，先在气压为3-5pa，功率为250-300w的条件下溅射30-50min，随后将气压下调到1-3pa，继续溅射30-50min，得到预处理衬底基板；

17、2）将一水合乙酸铜、二水合氯化亚锡、无水氯化锌和硫脲放入容器中，随后用移液枪向容器中加入二甲基亚砜，在室温下搅拌3-5h至完全溶解，将溶解后的溶液以9000-12000r/min转速离心10-30min，得到前驱体溶液；

18、3）将前驱体溶液和预处理衬底基板放入氮气气氛下的手套箱中，把预处理衬底基板放到匀胶机上，用移液枪吸取100-150μl前驱体溶液旋涂到预处理衬底基板上，在300-350℃下预退火3-8min，重复旋涂、预退火过程5-10次，得到预制膜；

19、4）将预制膜和硒粒放入石墨盒中，随后放入石英管内，在氮气气氛下退火处理，起始温度为20-25℃，气流量为120-160ppm，以3-6℃/min升温至500-560℃，硒化15-20min，待硒化完成后冷却至室温后脱模，得到多功能薄膜。

20、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述多功能薄膜时，步骤2）中所述一水合乙酸铜、二水合氯化亚锡、无水氯化锌、硫脲、二甲基亚砜的用量比例为（1.1-1.5）mol：（0.6-0.9）mol：（0.8-1.0）mol：（3.0-4.2）mol：（60-100）ml。

21、作为本发明的进一步优选方案，在制备所述多功能薄膜时，步骤3）中所述前驱体溶液旋涂的转速为4000-6000rpm，旋涂1-5min；步骤4）中所述硒粒的用量占预制膜质量的1-2%。

22、一种用于n型晶体硅太阳能电池的背面糊料的制备方法，具体包括如下步骤：

23、按照重量份，将所述导电颗粒、助剂、玻璃粉和有机粘结剂依次加入到分散机中，在800-1200r/min下分散20-40min，然后在三辊研磨机上进行10-15遍研磨，然后加入氧化铅、所述功能材料以及有机溶剂，采用高速分散机在1200-1500r/min下分散15-25min，分散均匀后即可。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1，通过硒化处理得到多功能薄膜，硒化处理可以使预制膜表面的结晶质量更好，并且背界面接触质量更好，从而可以使太阳能电池吸收光子产生载流子的能力更强，使得背界面处载流子复合更少，从而使得太阳能电池的转换性能更高，而且经过硒化处理后，使得预制膜的相对纯度更高且截面无孔洞，从而可以更好的实现高效率的光电转换；

26、2，将配制的氧化锡前驱体溶液和氧化铜前驱体溶液混匀后形成混合前驱液，然后旋涂在多功能薄膜上，形成功能材料，多功能薄膜上引入的氧化锡和氧化铜，可以作为电子选择层让太阳能电池正面的空穴被阻挡，从而使得电极可以更加迅速的吸收电子，加速正面空穴-电子对的分离，降低了正面的复合损失，同时也增加了多功能薄膜对红外以及可见光的吸收，从而使得光电转化效率得到进一步的提升；

27、3，通过将特制的薄膜修剪成片状的多功能材料，并与导电颗粒、玻璃粉、有机粘结剂、氧化铅、助剂以及有机溶剂混合后形成糊料，通过将糊料涂敷在太阳能电池背面，可以实现对红外以及可见光的高效率吸收，从而使得光电转化效率得到显著提升，实现太阳能电池效率的大幅提升；

28、4，通过在浆料中引入多种其他金属，降低银含量，从而减少浆料的制作成本，实现电池浆料的推广应用。