CN103617821B

CN103617821B - 一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料

Info

Publication number: CN103617821B
Application number: CN201310621286.0A
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103617821A

Abstract

本发明涉及一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：铝粉60~78%、无铅玻璃粉0.5~7%、有机载体20~39.4%、合金粉末0.1~5%；其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577℃，硅的重量百分数含量≤18%。与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于降低了太阳能电池片的生产成本，同时还可以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。另外，合金粉末还可添加稀土元素，微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。

Description

一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料。

背景技术

背电场制作是太阳能电池生产工艺中一道重要的工序。在制造晶体硅太阳能电池时，利用丝网将铝浆印刷在硅片的背面，经过干燥、烧结、冷却等工艺，可以形成在硅基板和铝层之间形成硅-铝合金层，以消除硅片和电极之间的肖特基势垒，实现良好的欧姆接触，且冷却后的硅片上形成掺杂有铝的硅外延生长层，即背场层，以提高电池的开路电压和提高光电转换效率。因此铝浆的产品性能与转换效率关系密切。

一款优质高效的铝浆产品，性价比要高。要降低铝浆的成本，主要途径之一是降低印刷湿重。另外，由于硅和铝的膨胀系数相差过大，过大的印刷湿重会增加烧结后电池片的翘曲；而且目前的发展趋势是使用的硅片厚度越来越薄，因此由此带来的薄硅片翘曲现象将更为严重。降低铝浆成本和克服硅片翘曲现象都要求尽量降低铝浆的印刷湿重。但是，降低铝浆的印刷湿重易导致铝苞产生。背场浆料印刷得太薄，使得局部过多的硅溶于铝中。能谱分析也说明了铝苞为实心，且铝苞处的硅含量大于平整表面处的硅含量。

因此，对于低印刷湿重太阳能电池背铝浆料来说，如何消除铝苞至关重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，由该浆料得到的铝膜不易产生铝苞。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：

铝粉 60~78%

无铅玻璃粉 0.5~7%

有机载体 20~39.4%

合金粉末 0.1~5%；

其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577℃，硅的重量百分数含量≤18%。添加熔点<577℃的第三金属可以降低硅铝合金粉末的共熔温度；在背铝浆料的烧结过程中，该合金粉末可以在达到硅基板与铝粉的共熔温度之前、即该合金的熔点附近流动至硅基板表面，形成铝背场或铝背场的主要部分。相比之下，添加常规硅铝合金的背铝浆料，硅基板和铝粉需要加热到至少577℃温度才开始在其相接触的界面处发生共熔，而添加的硅铝合金也需要在至少577℃才能熔融并随后流至进硅基板表面，故常规的硅铝合金并不能及时补充至硅基板的界面，以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。

优选所述第三金属为锌或锡。优选地，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1~18%、铝75~99.80%以及锌或锡0.1~7%。

优选所述合金粉末还包括至少一种稀土元素。优选地，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1~18%、铝75~99.79%、锌或锡0.1~6.5%以及稀土元素0.01~0.5%。微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。

优选地，所述有机载体的组分按照重量百分数计算包括：50~70%有机溶剂、5~20%粘结剂、1~10%流平剂、1~5%表面活性剂、余量为润湿分散剂。

更为优选地，所述有机溶剂为松油醇、醋酸丁酯、丙二醇、乙二醇丁醚、甲氧基丙醇和二异丁酮中的一种；所述粘结剂为乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂和松香树脂中的一种；所述流平剂为三乙醇胺、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物和有机硅改性聚丙烯酸酯中的一种；所述表面活性剂为卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯和油酸中的一种；所述润湿分散剂为改性丙烯酸酯嵌段共聚体、长链多元胺酰胺、不饱和多元羧酸聚合物和改性聚硅氧烷共聚体中的一种。所用助剂体系可以改善润湿性能，减少研磨过程所需时间并使浆料分散稳定化，还可以降低了体系粘度，改善了流动性。

更为优选地，所述无铅玻璃粉的粒径为1.3~1.6μm，所述铝粉的粒径为1.3~2.6μm。减小铝粉和无铅玻璃粉的粒径可以改善流动性，对于低印刷湿重情况下，有利于避免铝苞的产生。

更为优选地，所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5~15%B₂O₃、50~70%Bi₂O₃、0~2%Al₂O₃、2~8%ZnO、1~10%Na₂O、15.5~29%SiO₂、0.5~5%MoO₃、0~5%ZrO₂，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100%；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明太阳能电池背铝浆料适合低印刷湿重，降低了太阳能电池片的生产成本，同时还可以抑制低印刷湿重情况下铝苞的产生。

2、本发明低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料还采用了包括硅、铝、第三金属以及稀土元素在内的合金粉末，微量的稀土元素可以改善合金晶粒，使合金性能更为均匀，进而使烧结得到的铝膜性能更为均匀。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉60%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉0.5%、有机载体 39.4%、合金粉末0.1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5%B₂O₃、70%Bi₂O₃、8%ZnO、1%Na₂O、15.5%SiO₂、0.5%MoO₃。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：50%松油醇、20%羟甲基纤维素、10%三乙醇胺、1%卵磷脂、19%改性丙烯酸酯嵌段共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅18%、铝75%以及锌7%。

实施例2

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉65%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉7%、有机载体 23%、合金粉末5%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：15%B₂O₃、50%Bi₂O₃、2%Al₂O₃、2%ZnO、1%Na₂O、29%SiO₂、0.5%MoO₃、0.5%ZrO₂；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：70%醋酸丁酯、5%乙基纤维素、1%丙烯酸乙酯、5%油酸、19%长链多元胺酰胺。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1%、铝99.8%以及锡0.1%。

实施例3

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉78%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉1%、有机载体 20%、合金粉末1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：6%B₂O₃、53%Bi₂O₃、1%Al₂O₃、3%ZnO、10%Na₂O、17%SiO₂、5%MoO₃、5%ZrO₂；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：65%丙二醇、15%硝化纤维素、7%聚丙烯酸丁酯、3单硬脂酸甘油酯、不饱和多元羧酸聚合物。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅1.2%、铝97%以及锌1.8%。

实施例4

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉60%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉0.5%、有机载体 39.4%、合金粉末0.1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：7%B₂O₃、60%Bi₂O₃、1.5%Al₂O₃、3%ZnO、1.5%Na₂O、25%SiO₂、1%MoO₃、1%ZrO₂；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：60%乙二醇丁醚、15%丙烯酸树脂、5%聚丙烯酸2-乙基己酯、3%单硬脂酸甘油酯、15%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅18%、铝75%、锌6.5%以及La0.5%。

实施例5

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉65%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉7%、有机载体 23%、合金粉末5%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：6%B₂O₃、64%Bi₂O₃、1%Al₂O₃、3%ZnO、2%Na₂O、20%SiO₂、2%MoO₃、2%ZrO₂；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：70%甲氧基丙醇、5%醇酸树脂、1%丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物、1%聚山梨酯、23%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1%、铝99.79%、锡0.1%以及Ce0.01%。

实施例6

本发明是一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其组分按重量百分数计算包括：粒径为1.3~2.6μm的铝粉78%、粒径为1.3~1.6μm的无铅玻璃粉1%、有机载体 20%、合金粉末1%。其中，无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：7%B₂O₃、65%Bi₂O₃、1%Al₂O₃、4%ZnO、3%Na₂O、18%SiO₂、1%MoO₃、1%ZrO₂；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。有机载体的组分按照重量百分数计算包括：50%二异丁酮、20%松香树脂、10%有机硅改性聚丙烯酸酯、5%油酸、15%改性聚硅氧烷共聚体。合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅1.2%、铝96.95%、锌1.8%以及La0.05%。

比较例1

除了用常规硅铝合金粉末代替实施例1中的合金粉末之外，按照实施例1中的配方制备比较浆料，合金粉末的组成按其重量百分数包括硅18%以及铝92%。

将上述实施例1~6配方以及比较例1制成的背铝浆料在单晶125硅片上试用后，印刷增重0.6±0.1g，在200~240℃的温度条件下烘干，在烧结峰值为830℃的条件下烧结。发现，由比较例1的背铝浆料印刷得到的铝膜表面出现若干铝苞，而实施例1~6背铝浆料印刷得到的铝膜表面均未发现铝苞。另外，由实施例4~6配方的背铝浆料印刷得到的铝膜电性能更为均匀。

上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，其组分按重量百分数计算包括：

铝粉 60~78%

无铅玻璃粉 0.5~7%

有机载体 20~39.4%

合金粉末 0.1~5%；

其中所述合金粉末包括硅、铝及第三金属，第三金属的熔点<577℃，硅的重量百分数含量≤18%；所述有机载体的组分按照重量百分数计算包括：50~70%有机溶剂、5~20%粘结剂、1~10%流平剂、1~5%表面活性剂、余量为润湿分散剂；所述润湿分散剂为改性丙烯酸酯嵌段共聚体、长链多元胺酰胺、不饱和多元羧酸聚合物和改性聚硅氧烷共聚体中的一种。

2.如权利要求1所述的低印刷湿重的重太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述第三金属为锌或锡。

3.如权利要求2所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1~18%、铝75~99.80%以及锌或锡0.1~7%。

4.如权利要求2所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末还包括至少一种稀土元素。

5.如权利要求4所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述合金粉末的组成按其重量百分数包括：硅0.1~18%、铝75~99.79%、锌或锡0.1~6.5%以及稀土元素0.01~0.5%。

6.如权利要求1所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述有机溶剂为松油醇、醋酸丁酯、丙二醇、乙二醇丁醚、甲氧基丙醇和二异丁酮中的一种；所述粘结剂为乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂和松香树脂中的一种。

7.如权利要求1所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于：所述流平剂为三乙醇胺、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物和有机硅改性聚丙烯酸酯中的一种；所述表面活性剂为卵磷脂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯和油酸中的一种。

8.如权利要求1所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述无铅玻璃粉的粒径为1.3~1.6μm，所述铝粉的粒径为1.3~2.6μm。

9.如权利要求8所述的低印刷湿重的太阳能电池背铝浆料，其特征在于，所述无铅玻璃粉的组分按其重量百分数包括：5~15%B₂O₃、50~70%Bi₂O₃、0~2%Al₂O₃、2~8%ZnO、1~10%Na₂O、15.5~29%SiO₂、0.5~5%MoO₃、0~5%ZrO₂，其中玻璃粉各组分重量百分数之和为100%；且其为表面经偶联剂处理的无铅玻璃粉。