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CN111403079B - Perc晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料及制备方法 - Google Patents

Perc晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，包括以下质量分数的成分：玻璃粉1~5%；混合无机物0.5~1%；类球型银粉40~65%；单分散球型银粉1~25%，有机载体12~20%；溶剂5~15%；助剂0.5~2.0%。本发明还公开了导电银浆的制备方法，其包括A1）制备玻璃粉；A2）制备混合无机物；A3）制备有机载体；A4）制备导电浆料。本发明公开的一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料具有低活性，能减少玻璃粉与钝化膜的反应，避免银浆与硅片接触部分形成大量复合中心，提高电池片开路电压。

Description

PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料及制备方法
技术领域
本发明涉及导电银浆技术领域，具体涉及一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料及制备方法。
背景技术
钝化发射区背面(Passivated emitter rear contact，PERC)技术，通过在电池的背面添加一个电介质钝化层来提高电池的转换效率。该技术在常规电池的背表面制备SiO2、Al2O3、SiNx钝化膜，将p-n结间的电势差最大化，这就可以使电流更加稳定，降低了电子的复合，从而提升电池效率。
相对于传统晶硅电池结构，PERC电池结构最主要的革新发生在电池片背面：通过高质量的背表面钝化技术，提高硅基材料的少子寿命；随后经过激光开槽、丝网印刷铝浆、高温烧结形成Al-Si接触及Al背场。大家可以看见，其实在现有产线的技术上，PERC电池是相当容易改造的，只需要加2～3个步骤，就能够实现技改的升级，而且投入也比较低，相对来说每100兆瓦的投入大概会在2200w～2800w之间，这个取决于各家技术路线的选择。电池效率的提升多晶会在0.5％～0.8％，单晶会在0.8％～1.0％，同样组件功率也会有相应的提升。
PERC电池背面的金半接触由铝浆完成，背面电极并不承担与硅基接触的作用，单纯作为汇流及焊接点。因此，PERC电池的背面银浆不需要如正银一般具有能烧穿钝化层的玻璃体系，相反的，保护背电极覆盖下的钝化层，使其最大的发挥钝化作用，才是PERC背银所需追求的效果。
发明内容
本发明针对现有技术，提供了一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料。
本发明还针对现有技术提供了一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料的制备方法。
本发明通过下述技术方案实现：所述一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，包括以下质量分数的成分：玻璃粉1～5％；混合无机物0.5～1％；类球型银粉40～65％；单分散球型银粉1～25％，有机载体12～20％；溶剂5～30％；助剂0.5～2.0％。
上述技术方案中，在导体浆料中添加类球形银粉和单分散球型银粉作为导电材料，通过类球形银粉和单分散球形银粉形貌上的差异，调整导电浆料的活性；同时在导电浆料中添加为半导体的混合无机物，降低导电浆料与钝化层的接触电阻。此外本申请文件公开的导体浆料还减少了玻璃粉与硅片表面钝化膜的反应，减少银浆和硅片接触部分，进而减少复合中心的大量形成，提高太阳能电池的开路电压。
进一步地，所述类球形银粉的D50为0.3～2μm，D100不超过3μm；所述单分散球型银粉的D50为0.3～1.5μm，D100不超过2.5μm。
进一步地，所述玻璃粉包括以下质量份数的成分：10～30份TeO2、30～50份Bi2O3、10～30份SiO2、1～10份Al2O3、2～15份B2O3、3～10份MnO2、1～10份Na2O、1～10份MgO、0.5～3份Li2O。
进一步地，所述玻璃粉的D50为0.5～2.2μm，D100不超过6.0μm。
进一步地，所述混合无机物包括钌酸锂、氧化铌或其盐类、氧化铈或其盐类、氧化锶或其盐类中至少两种。
进一步地，所述有机载体包括以下质量份数的成分：5～10份乙基纤维素树脂STD-200、5～10份乙基纤维素树脂STD-45和80～90份稀释剂；
进一步地，所述稀释剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
进一步地，所述溶剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
进一步地，所述助剂由触变剂和分散剂组成；所述触变剂为Thixatrol ST、MT的一种或其二者的混合物；所述分散剂为BYK-110、TDO、油酸的一种或几种。
本发明还公开了上述PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料的制备方法，具体包括以下步骤：
制备玻璃粉：将组成玻璃粉A的各成分按照配方混合后，经热熔、冷却、球磨、过筛得到玻璃粉；
制备混合无机物：将待添加到导电银浆中的无机物按配方混合后，得到混合无机物；
制备有机载体：将树脂加入稀释剂中，并在70～90℃的条件下保温1～3h，过滤得到有机载体；
制备导电浆料：将玻璃粉、混合无机物、类球型银粉、单分散球型银粉加入有机载体中，并加入导电浆料的其他成分，混合分散至其中颗粒类物质的粒径不大于5μm，过滤得到导电浆料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明所提供的PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，该导电浆料具有的低活性，能减少玻璃粉与钝化膜的反应，避免银浆与硅片接触部分形成大量复合中心，提高电池片开路电压。
(2)本发明所提供的PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，有较宽的工艺窗口，适应低温烧结工艺；具有优秀的附着力，及老化附着力；且具备传统晶硅电池背银所必需的良好的印刷性能和较低的银含量的特性。
(3)本发明所公开的PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料的制备方法，在导电浆料中添加不同形貌的银粉，并在导电浆料中添加预先混合均匀的半导体无机物，进而得到适用于PERC晶体硅太阳能电池背面电极的接触电阻低、电池转化率较高、印刷性能良好的导电浆料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
PERC电池背面的金半接触由铝浆完成，背面电极并不承担与硅基接触的作用，单纯作为汇流及焊接点。因此，PERC电池的背面银浆不需要如正银一般具有能烧穿钝化层的玻璃体系，相反的，保护背电极覆盖下的钝化层，使其最大的发挥钝化作用，才是PERC背银所需追求的效果。
基于上述问题，本申请公开了一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，包括以下质量分数的成分：玻璃粉1～5％；混合无机物0.5～1％；类球型银粉40～65％；单分散球型银粉1～25％，有机载体12～20％；溶剂5～30％；助剂0.5～2.0％。
在一些实施例中，所述类球形银粉的D50为0.3～2μm，优选为0.5～1.5μm，更优选为0.7～1.0μm；D100不超过3μm；振实密度优选2.2～5.5g/cm3，更优选为2.8～4.9g/cm3，更优选为3.2～4.3g/cm3；所述单分散球型银粉的D50为0.3～1.5μm，D100不超过2.5μm；优选为0.5～1.2μm，更优选为0.7～1.0μm。
在一些实施例中，所述玻璃粉包括以下质量份数的成分：10～30份TeO2、30～50份Bi2O3、10～30份SiO2、1～10份Al2O3、2～15份B2O3、3～10份MnO2、1～10份Na2O、1～10份MgO、0.5～3份Li2O。
在一些实施例中，所述玻璃粉的D50为0.5～2.2μm，优选为0.8～2.0μm，更优选为1.4～1.8μm；D100不超过6.0μm。
在一些实施例中，所述混合无机物包括钌酸锂、氧化铌或其盐类、氧化铈或其盐类、氧化锶或其盐类中至少两种。
在一些实施例中，所述有机载体包括以下质量份数的成分：5～10份乙基纤维素树脂STD-200、5～10份乙基纤维素树脂STD-45和80～90份稀释剂；
在一些实施例中，所述稀释剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
在一些实施例中，所述溶剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
在一些实施例中，所述助剂由触变剂和分散剂组成；所述触变剂为Thixatrol ST、MT的一种或其二者的混合物；所述分散剂为BYK-110、TDO、油酸的一种或几种。
本申请文件所公开的PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料可通过以下方法制备：
A1)制备玻璃粉：将组成玻璃粉A的各成分按照配方混合后，经热熔、冷却、球磨、过筛得到玻璃粉；
A2)制备混合无机物：将待添加到导电银浆中的无机物按配方混合后，得到混合无机物；
A3)制备有机载体：将树脂加入稀释剂中，并在70～90℃的条件下保温1～3h，过滤得到有机载体；
A4)制备导电浆料：将玻璃粉、混合无机物、类球型银粉、单分散球型银粉加入有机载体中，并加入导电浆料的其他成分，混合分散至其中颗粒类物质的粒径不大于5μm，过滤得到导电浆料。
在一些实施例中，所述导电浆料各成分的混合采用
以下通过具体的应用例来对本发明进行进一步说明：
实施例1
本实施例中所采用的导电浆料采用以下配方：玻璃粉1.3％；混合无机物0.5％；类球型银粉50％；单分散球型银粉5％，有机载体18％；溶剂23.9％；助剂1.6％，其具体配方成分如表1所示。
其制备方法具体包括以下步骤：
A1)制备玻璃粉：将组成玻璃粉A的各成分：TeO2、Bi2O3、SiO2、Al2O3、B2O3、MnO2、Na2O、MgO、Li2O混合均匀，加热后热熔、冷却、球磨、过筛得到玻璃粉，该玻璃粉的D50为1.6μm；
A2)制备混合无机物：将待添加到导电银浆中的无机物：钌酸锂、氧化锶按配方混合均匀后，得到混合无机物；
A3)制备有机载体：将乙基纤维素树脂STD-200、乙基纤维素树脂STD-45加入稀释剂中，在80℃恒温条件下，完全溶解，保温2小时后，用250目标准筛过滤得有机载体；
A4)制备导电浆料：将步骤A1)制备的玻璃粉、步骤A2)混合无机物、步骤A3)制备的有机载体，再加入类球型银粉、单分散球型银粉、溶剂、助剂，混合均匀，在三辊机上分散至5μm以下，调整至合适粘度，过滤得到太阳能电池背面电极用导电浆料。
实施例2
本实施例中所采用的导电浆料采用以下配方：玻璃粉3％；混合无机物0.7％；类球型银粉60％；单分散球型银粉2％，有机载体13％；溶剂21％；助剂1.1％，其具体配方成分如表1所示。其制备方法与实施例1基本相同，因此不再一一详述。
实施例3
本实施例中所采用的导电浆料采用以下配方：玻璃粉2.2％；混合无机物0.6％；类球型银粉40％；单分散球型银粉17％，有机载体17％；溶剂10％；助剂1.0％，其具体配方成分如表1所示。其制备方法与实施例1基本相同，因此不再一一详述。
实施例4
本实施例中所采用的导电浆料采用以下配方：玻璃粉3.5％；混合无机物0.8％；类球型银粉45％；单分散球型银粉15％，有机载体15％；溶剂11％；助剂1.2％，其具体配方成分如表1所示。其制备方法与实施例1基本相同，因此不再一一详述。
实施例5
本实施例中所采用的导电浆料采用以下配方：玻璃粉1.7％；混合无机物1％；类球型银粉55％；单分散球型银粉4％，有机载体16％；溶剂21％；助剂1.6％，其具体配方成分如表1所示。其制备方法与实施例1基本相同，因此不再一一详述。
Figure BDA0002432041090000051
Figure BDA0002432041090000061
表1
将上述实施例1～5制备的导电浆料印刷在金刚线切割硅片的PERC晶体硅太阳能电池背面电极上，并进行烧结，烧结温度为：室温→300℃→350℃→360℃→520℃→540℃→640℃→820℃→910℃→室温。
将烧结而成的太阳能电池背面电极上进行拉力、老化拉力和光电转换效率性能检测，其检测结果如表2所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉力(N) 5.32 5.18 6.13 5.79 6.3
老化拉力(N) 3.54 3.32 4.13 3.68 4.61
光电转换效率Eff(％) 18.87 18.74 18.89 18.67 18.81
表2
如表2所示，采用本申请文件公开的导电浆料应用在太阳能电池背面电极上，其光电转化率较高、粘接性能、老化性能良好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PERC晶体硅太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：包括以下质量分数的成分：玻璃粉1~5%；混合无机物0.5~1%；类球型银粉60~65%；单分散球型银粉15~25%，有机载体12~20%；溶剂5~15%；助剂0.5~2.0%；
所述混合无机物包括钌酸锂、氧化铌或其盐类、氧化铈或其盐类、氧化锶或其盐类中至少两种。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述类球形银粉的D50为0.3~2μm，D100不超过3μm；所述单分散球型银粉的D50为0.3~1.5μm，D100不超过2.5μm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉包括以下质量份数的成分：10~30份TeO2、30~50份Bi2O3、10~30份SiO2、1~10份Al2O3、2~15份B2O3、3~10份MnO2、1~10份Na2O、1~10份MgO、0.5~3份Li2O。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉的D50为0.5~2.2μm，D100不超过6.0μm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述有机载体包括以下质量份数的成分：5~10份乙基纤维素树脂STD-200、5~10份乙基纤维素树脂STD-45和80~90份稀释剂。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述稀释剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述溶剂为丁基卡必醇醋酸酯、DBE、TBC、松油醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池背面电极用导电浆料，其特征在于：所述助剂由触变剂和分散剂组成；所述触变剂为Thixatrol ST、MT的一种或其二者的混合物；所述分散剂为BYK-110、TDO、油酸的一种或几种。
9.权利要求1~8任一项所述的导电浆料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
制备玻璃粉：将组成玻璃粉的各成分按照配方混合后，经热熔、冷却、球磨、过筛得到玻璃粉；
制备混合无机物：将待添加到导电银浆中的无机物按配方混合后，得到混合无机物；
制备有机载体：将树脂加入稀释剂中，并在70~90℃的条件下保温1~3h，过滤得到有机载体；
制备导电浆料：将玻璃粉、混合无机物、类球型银粉、单分散球型银粉加入有机载体中，并加入导电浆料的其他成分，混合分散至其中颗粒类物质的粒径不大于5μm，过滤得到导电浆料。
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