CN103367546A

CN103367546A - 一种光伏电池正面电极的制备工艺

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Publication number: CN103367546A
Application number: CN2013102916982A
Authority: CN
Inventors: 余小翠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种光伏电池正面电极的制备工艺，包括以下步骤：1)制备导电膏体；2)制备复合电极材料；3)对电池片或复合电极材料进行加热，使复合电极材料恢复其粘性，将复合电极材料按设计图案铺设并粘结于电池片正表面，完成粘结处理；4)在电池片的正面制备主栅线；5)将电池片放入到烘干炉和烧结炉中，在200℃-500℃烘干，在500℃-900℃进行烧结，完成键合处理，形成正面电极。本发明应用了一种不同于传统丝网印刷电极材料银浆的复合电极材料，经过粘结处理和键合处理两个过程最终实现复合电极与电池片正面的合金和电学结合，完成电池正面电极的制备。本发明能够制备的正面电极遮光面积小、导电性更高、成本更低。

Description

一种光伏电池正面电极的制备工艺

技术领域

本发明属于光伏电池技术领域，具体涉及一种光伏电池正面电极的制备工艺。

背景技术

光伏电池正面金属化目前主要是通过丝网印刷导电浆料的方式来实现，其制备的电极高宽比小，电极宽度大、宽度不均匀且边缘塌陷严重，电极高度小且高度不均匀。对于光伏电池来说，电极宽度大和塌陷严重意味着正面遮光面积大，电极高度低且不均匀意味着电极导电性差、电池内阻大，这些都严重地影响和制约了光伏电池效率的提升。

光伏电池正面电极主要有两方面的作用：一方面是电极下部与电池正表面形成合金和欧姆接触，起电气连接的作用；一方面是电极主体传导电流，起到导体的作用。对于电气连接的作用，目前的银浆可以起到比较好的效果，达到比较低的接触电阻，但是对于导体的作用，由于银浆本身是由银粉构成，由其制备的电极是一种多孔的结构，其导电性能比纯金属的致密导体要差很多，这些也限制了电极导电性能的提高，从而制约了光伏电池效率的提高。

目前用于光伏电池正面金属化的导电浆料主要是银浆，由于导电性的要求，银浆中银的含量非常高，达到90％左右，银是贵金属，目前的光伏电池正面电极用料选择也严重地制约了光伏电池制造成本的进一步下降。

另外，传统的用丝网印刷和银浆来实现光伏电池正面金属化的工艺，是利用网版本身的通透性，在一定的压力下，将黏度很高的银浆透过网孔挤压到光伏电池正面，由于浆料黏度很高，且网版开口很小，所以需要很大的压力才能形成达标的电极图型，如此大的压力增大了印刷电池时的破片率，在未来光伏电池片将越来越薄的趋势下，传统的丝网印刷金属化方案阻碍了新技术的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光伏电池正面电极的制备工艺，该方法具有成本低，光伏电池效率高的优点。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案如下：

一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特殊之处在于：包括以下步骤：

(1)制备导电膏体：将金属粉末，金属或非金属氧化物，有机粘合剂，有机溶剂和添加剂混合搅拌均匀得到导电膏体；所述的导电膏体中，金属粉末的质量百分含量为70-90％，金属或非金属氧化物的质量百分含量为1-10％，有机粘合剂的质量百分含量为1-10％，有机溶剂的质量百分含量为1-10％，添加剂的质量百分含量为1-5％；

(2)制备复合电极材料：导电膏体均匀涂覆在导电丝表面，经烘干固化而成；

(3)对电池片或复合电极材料进行加热，使复合电极材料中的有机粘合剂能够部分或全部融化，恢复其粘性，将复合电极材料按设计图案铺设并粘结于电池片正表面，完成粘结处理；

(4)在电池片的正面制备主栅线：电池片表面上用喷涂的方式喷涂导电膏体制作主栅线；

(5)将电池片放入到烘干炉和烧结炉中，在200℃-500℃烘干，在500℃-900℃进行烧结，形成正面电极。

上述铺设于电池片正表面的复合电极材料两端和两边相距电池片正面边缘0.5-1.5mm。

上述主栅线两端距电池片边缘0.5-1.5mm。

上述主栅线数量为1-10根。

上述步骤(3)中，复合电极材料或电池片的加热可以通过热超声、红外或激光的方式来实现，优选为红外加热的方式；加热温度为80℃-500℃。

上述步骤(1)中，金属粉末的颗粒大小范围为0.1-2μm，形态为球形或准球形。

上述步骤(2)中，导电丝的直径为5微米到50微米。

上述步骤(2)中，导电膏体烘干固化后的的厚度为3微米到20微米。

上述步骤(2)中，导电膏体的烘干固化温度为50℃-200℃。

复合电极材料有两种作用，分别为起传导电流的作用和在工艺过程中能与电池片表面牢固粘接并且之后再形成稳固的合金结合和电学结合。复合电极两端和两边相距电池片正面边缘0.5mm-1.5mm，避免复合电极延伸到边缘刻蚀区域，造成电池边缘漏电的情况发生。

本发明较大地降低了太阳能电池正面细栅线的宽度，可以制备出宽度达到20-60微米的精细栅线，同时高度可以达到15-40微米，电极高宽比大；细栅线的导电率比传统银浆栅线可以提高20％以上，使电极电阻小、电池内阻小，从而提升了光伏电池的转换效率。本发明能够制备遮光面积小、导电性更高、成本低的正面电极，同时该工艺过程大大降低了在正面电极制备工序时的破片现象发生。

附图说明

图1是复合电极材料的结构示意图；

图2是制备了主栅线的光伏电池正面结构图；

图3是完成正面电极制备的光伏电池正面结构图；

图4是完成了粘接处理的电池片和复合电极结合处横截面示意图；

图5是完成正面电极制备的电池片和复合电极结合处横堆面示意图；

其中，1-导电丝、2-电池片、3-主栅线、4-复合电极材料、5-粘结界面、6-键合界面。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式作进一步详细描述。

一种光伏电池正面电极的制备工艺，包括以下步骤：

(2)制备复合电极材料：导电膏体均匀涂覆在导电丝1表面，经烘干固化而成，导电膏体的烘干固化温度为50℃-200℃；

(3)在100℃-500℃对电池片2或复合电极材料4进行加热，将复合电极材料4等间距地铺设于电池片2正表面，从而形成复合电极材料行列，加热时将复合电极材料4张紧，进行粘结处理，经过粘接处理的电池片2和复合电极材料4结合处形成粘结界面5，铺设于电池片正表面的复合电极材料两端和两边相距电池片正面边缘0.5-1.5mm，复合电极材料4或电池片2的加热可以通过热超声、红外或激光的方式来实现，优选为红外加热；

(4)在电池片的正面制备主栅线：电池片2表面上用喷涂的方式喷涂导电膏体制作主栅线3，主栅线数量为1-10根，主栅线两端距电池边缘0.5-1.5mm；

(5)将经过粘接处理并制备了主栅线的电池片放入到烘干炉和烧结炉中，在200℃-500℃烘干，在500℃-900℃进行烧结，形成正面电极，经键合处理的电池片和复合电极材料结合处形成键合界面6。

步骤(2)中，导电丝的直径为5微米到50微米，导电丝选自金丝、银丝、铜丝、铝丝、硅铝丝等金属丝，导电丝也可以用聚合物纤维或碳纤维等导电纤维。

步骤(2)中，导电膏体烘干固化后的的厚度为3微米到20微米。

步骤(2)中，中导电膏体的烘干固化温度为50℃-200℃。

使用的复合电极材料当温度达到100℃-500℃，具有粘性。

导电膏体选自银膏、铜膏、镍膏等由金属粉制成的膏体。导电膏体中的金属粉末的颗粒大小范围为0.1-2μm，形态为球形或准球形；金属或非金属氧化物为铅、铋、钙、镁、锌、铂、钽、铑、镍、铬、钯、硼、磷等氧化物中的一种或几种混合而成；有机粘合剂选自乙基纤维素、丙烯酸树脂、硝基纤维素、酚醛树脂及它们的混合物；有机溶剂选自松油醇、卡必醇、二乙二醇乙醚及它们的混合物；添加剂包括表面活性剂、触变剂、消泡剂、分散剂、烧结抑制剂、氧化抑制剂和膨胀抑制剂。

下面通过几个实施例对上述方法进行进一步说明。

实施例1

光伏电池正面电极，按照以下步骤进行：

(1)制备导电膏体：将金属粉末，金属或非金属氧化物，有机粘合剂，有机溶剂和添加剂混合搅拌均匀得到导电膏体；使用的导电膏体中，金属粉末为银粉末，导电银膏中按导电银膏的重量百分比，金属或非金属氧化物占5％，有机粘合剂占5％，有机溶剂占5％，添加剂占1％，其余为银粉末，银粉末的颗粒大小范围为0.1-2μm；

(2)制备复合电极材料：导电膏体均匀涂覆在直径10-20微米的铜丝表面，经烘干固化而成，导电膏体的烘干固化温度为50℃-200℃，导电膏体烘干固化后的厚度为5微米到10微米；

(3)在100℃-500℃对电池片或复合电极材料进行加热，将复合电极材料等间距地铺设并粘结于电池片正表面，从而形成复合电极材料行列，加热时将复合电极材料张紧，完成粘结处理，铺设于电池片正表面的复合电极材料两端和两边相距电池片正面边缘0.5-1.5mm，复合电极材料的加热可以通过热超声、红外或激光的方式来实现，优选为红外加热；

(4)在电池片的正面制备主栅线：电池片表面上用喷涂的方式喷涂导电膏体制作主栅线，主栅线数量为3根，主栅线两端距电池边缘0.5-1.5mm；

(5)将经过粘接处理的电池片放入到烘干炉和烧结炉中，在200-500℃烘干，在500℃-900℃进行烧结，形成正面电极。

使用的复合电极材料当温度达到100℃-500℃，具有粘性。

导电膏体中的金属或非金属氧化物为铅、铋、钙、镁、锌、铂、钽、铑、镍、铬、钯、硼、磷等氧化物中的一种或几种混合而成；有机粘合剂选自乙基纤维素；有机溶剂选自二乙二醇乙醚；添加剂包括表面活性剂、触变剂、消泡剂、分散剂、烧结抑制剂、氧化抑制剂和膨胀抑制剂。

实施例2

光伏电池正面电极，按照的步骤同实施例1，不同的是实施例2中导电银膏中按导电银膏的重量百分比，金属或非金属氧化物占8％，有机粘合剂占5％，有机溶剂占5％，添加剂占2％，其余为银粉末；主栅线数量为5根；

实施例3

光伏电池正面电极，按照的步骤同实施例1，不同的是实施例3中导电银膏中按导电银膏的重量百分比，金属或非金属氧化物占10％，有机粘合剂占1％，有机溶剂占1％，添加剂占1％，其余为银粉末；主栅线数量为7根；

实施例4

光伏电池正面电极，按照的步骤同实施例1，不同的是实施例4导电膏体使用的金属粉末为银粉末和镍粉末的混合物，导电膏体中按导电膏体的重量百分比，金属或非金属氧化物占8％，有机粘合剂占3％，有机溶剂占3％，添加剂占3％，其余为银粉末和镍粉末的混合物，银粉末和镍粉末的重量比为7∶1，银粉末和镍粉末的颗粒大小范围为0.1-2μm；并且使用的导电丝为铝丝；导电膏体中使用的有机溶剂为卡必醇。

实施例5

光伏电池正面电极，按照的步骤同实施例1，不同的是实施例2中使用的导电膏体中，金属粉末为铜粉末，导电铜膏中按导电铜膏的重量百分比，金属或非金属氧化物占8％，有机粘合剂占5％，有机溶剂占5％，添加剂占2％，其余为铜粉末。

Claims

1.一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(2)制备复合电极材料：导电膏体均匀涂覆在导电金属丝表面，经烘干固化而成；

2.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：铺设于电池片正表面的复合电极材料两端和两边相距电池片正面边缘0.5-1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：主栅线两端距电池片边缘0.5-1.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：主栅线数量为1-10根。

5.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中复合电极材料或电池片的加热可以通过热超声、红外或激光的方式来实现，优选为红外加热，加热温度为80℃-500℃。

6.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中所述金属粉末的颗粒大小范围为0.1-2μm，形态为球形或准球形。

7.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中的导电丝的直径为5微米到50微米。

8.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中导电膏体烘干固化后的的厚度为3微米到20微米。

9.根据权利要求1所述的一种光伏电池正面电极的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中导电膏体的烘干固化温度为50℃-200℃。