一种晶硅太阳能电池高附着力背场铝导电浆料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池新材料领域，特别涉及一种晶硅太阳能电池高附着力背场 铝导电浆料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 晶硅太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的半永久性物理电池，随着化石 (石油，煤炭，天然气等）能源的极度消耗，产生的能源枯竭以及日益严重的温室效应，人类 对新型清洁能源的需求变得越来越迫切。在未来漫长的时间里，太阳将是人类清洁能源的 有效提供者，目前，晶硅太阳能电池是将太阳能转化为民用能源有效器件之一，它的应用范 围正从航天、军事扩展到人们的日常生活，在不产生新的污染的同时，成本的降低将使太阳 能电池得到更为广泛的应用。
[0003] 据国际能源机构预测，全世界煤炭只能用220年，石油开采峰值位于2012年，并将 在30?60年后消耗尽。而太阳辐射能预计在100亿年里可保持近似恒定的辐射输出，据 预测，2050年太阳能将在整个能源结构中占据20 %的比例，而到2100年这个比例将达到 70%。显然，人类能源结构将在本世纪发生根本的改变，太阳能将成为最重要的能源。
[0004] 铝导电浆料属于电子信息材料之一，同时也是制作太阳能电池的主要辅助材料。 目前的晶硅太阳能电池制作工艺中，铝导电浆料几乎印刷在电池的整个背光面上，由于金 属铝（膨胀系数为232X10_7/°C，20?300°C)与硅（膨胀系数为26X10_7/°C，20?300°C) 的热膨胀系数的差异，导致铝导电浆料在烧结时，在硅片内产生应力，造成硅片弯曲，直接 影响了太阳能电池的成品率及后续的组件工艺。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种晶硅太阳能电池高附着力背场铝导电浆 料，其无铅、无镉、无铊，烧成后的铝膜层与硅基体有良好地附着力，利用其制备的电池片无 铝珠、铝疱，弯曲小、EVA拉力强、转化效率高。
[0006] 本发明还提供了一种所述晶硅太阳能电池高附着力背场铝导电浆料的制备方法。
[0007] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种晶硅太阳能电池高附着力背场 铝导电浆料，所述铝导电浆料主要由以下按质量百分比计的原料制成：铝粉68?80%、玻 璃粉1?6%、有机粘合剂16?25%和助剂1?3% ;所述助剂的组成按质量百分比计包 括60 %的润湿分散剂和40 %的扩散泵油；所述铝导电浆料的精细度< 15ym，粘度为20? 40Pa?s〇
[0008] 作为优选，所述铝粉的纯度大于99. 9%，所述铝粉的平均激光粒径为1.0? 10ym，所述铝粉的表面覆有氧化铝膜，所述氧化铝膜为雾化法生产的球形铝粉，所述氧化 铝膜的厚度为2. 0?10. 0nm〇
[0009] 进一步优选的是，所述铝粉的平均激光粒径为6. 0?8. 0ym，松装密度为0. 60? 0. 85g/cc，比表面积为0. 70?1. 00m2/g。一般情况下，选用的错粉纯度低于99. 9%会在电 池片背面引入杂质，增加载流子复合速率，从而降低电池的电流和开路电压；选用纯度高于 99. 9%的铝粉有助于背场P+层的形成。铝粉表层容易氧化，但若氧化层的厚度超过10nm， 在浆料烧结过程中，会对硅铝合金的形成造成障碍，阻碍P+层的形成。
[0010] 作为优选，所述玻璃粉的组成按质量百分比计如下：Si02 1?10%、ZnO10? 30%、B203 10?40%、Bi203 30?50%、A12035 ?10%及V205 1?7%。其中B203、Bi203、 3102是形成玻璃的主体材料，能形成稳定均质的玻璃体。ZnO、Al203可控制玻璃软化点及浆 料烧结后硅片翘曲度，降低玻璃膨胀系数，使浆料烧结后达到合适的翘曲度。V205用来控制 玻璃的流动性，使在浆料烧结中有适当的流动状态。B203起到熔剂的作用，能降低玻璃的熔 融温度，并且在高温下降低玻璃粘度，其含量低于10%起不到有效的助熔作用，高于60% 玻璃强度迅速弱化；310 2在玻璃中起到架桥作用，与氧化物一起形成玻璃网络，有助于提高 玻璃的稳定性并提高强度，其含量高于30%玻璃的熔点会增加，不利于背场层的形成；B203 作用于Si02类似，另外B203能降低玻璃熔点，调整浆料的烧结温度以及热膨胀系数，硼含量 低于10%体系熔点高，硼含量高于30%体系热膨胀系数大，增加铝浆的翘曲度。
[0011] 作为优选，所述有机粘合剂的组成按质量百分比计如下：乙基纤维素1?10%、酚 醛树脂或酚醛环氧树脂1?10%、松香0. 5?2%、松油醇20?50%、苯甲醇10?30%、 硬脂酸正丁酯5?20%及丁基卡必醇20?40%。乙基纤维素是粘合剂的主体成份；松香 可防止铝浆在烘干中氧化程度增加，并且在浆料中起到防沉作用；松油醇、丁基卡必醇、苯 甲醇是溶剂的主体成份，三者混合用于调整溶剂烘干时的挥发速率，使浆料达到合适的流 动性及触变性，从而达到理想的印刷效果。硬脂酸正丁酯可增加浆料的润滑性及分散性，达 到更好的印刷效果，酚醛树脂或酚醛环氧树脂能使烘干后铝膜层更加致密，使其具有更好 的附着力。
[0012] 所述的铝导电浆料印刷于晶硅太阳能电池片的背面，经过红外快烧工艺（硅片表 面实际峰值温度780?810°C，1?2秒），铝和基体硅发生铝硅合金反应，实现欧姆接触从 而形成背场，确保电池片的高转化效率，铝导电浆料烧结膜与基材料附着力好、不起铝珠、 铝疱、耐水性好、不影响组件的生产，保证了电池片的可靠性。
[0013] 一种所述晶硅太阳能电池背场钝化铝导电浆料的制备方法，所述的制备方法包 括无机粘结相玻璃粉的制备、有机粘合剂的制备；根据所述的原料配比，将铝粉、玻璃粉和 有机粘合剂、助剂放入真空搅拌机中搅拌，再经三辊轧机分散，控制刮板精细度< 15ym， 使混合物形成均匀具有持续流变特性的浆料，得到铝导电浆料；所述铝导电浆料的精细度 < 15ym，粘度为20?40Pa*s。上述各原料在真空搅拌机中搅拌，目的是促进有机载体 对粉体的浸润，同时使粉体在载体中充分分散，降低粉体在三棍研磨机上分散的难度。刮 板精细度反应的是浆料中颗粒的聚集程度，控制在15ym以下，使浆料充分分散，若粒度大 于15ym就会出现均匀性不够，印刷时堵网的现象。粘度控制在20?40Pa*s有助于获 得良好的印刷效果，粘度高于40Pa?s，浆料的印刷重量过大，浆料粘板影响印刷；粘度低于 20Pa?s浆料的粘度过低，印刷重量偏轻、漏浆，会影响电池的开路电压。
[0014] 作为优选，所述玻璃粉的制备方法如下：玻璃粉的组成按质量百分比计如下：Si02 1 ?10%、ZnO10 ?30%、B203 10 ?40%、Bi203 30 ?50%、A1203 5 ?10%及V205 1 ? 7%。将上述氧化物按质量百分比称重，均匀混合于坩埚中，在马弗炉内熔制，升温至600°C， 保温0. 5小时，继续升温至1200°C，熔炼1?2小时；将均匀熔化的玻璃水淬后，加入至聚 氨酯罐内，以纯水作为介质，6mm氧化锆球为球磨球进行球磨；其中氧化锆球：玻璃：纯水的 质量比为3