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CN116130141B - 电极浆料及其制备方法、应用 - Google Patents

电极浆料及其制备方法、应用 Download PDF

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CN116130141B CN202211644980.XA CN202211644980A CN116130141B CN 116130141 B CN116130141 B CN 116130141B CN 202211644980 A CN202211644980 A CN 202211644980A CN 116130141 B CN116130141 B CN 116130141B
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Abstract

本发明涉及一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料及其制备方法、应用,其中该电极浆料包括以下重量百分比的组分:30‑80%银粉,0.5‑40%铝粉,0.1‑20%铝硼合金粉,1‑10%低熔点玻璃粉,0.1‑5%用于形成金属硅化物的金属粉,5‑20%有机载体和0.1‑3%添加剂。通过上述方法,本申请的电极浆料与无掺杂p+型硅基底可形成欧姆接触。

Description

电极浆料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域,具体而言,涉及一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料及其制备方法、应用。
背景技术
太阳能电池,也称光伏电池,是一种将太阳的光直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品,不会引起环境污染,而且是可再生资源,所以在当今能源短缺的情形下,太阳能电池是一种具有广阔发展前途的能源。
本申请的发明人在长期研发过程中,发现现有的TOPCon电池与p+发射极接触的正面电极浆料,通过在浆料中添加铝粉,烧结后形成银铝硅三相的接触点来形成欧姆接触,但是这种浆料形成欧姆接触的必要条件是接触的硅基底为重掺杂,当这种浆料与无掺杂的硅基底接触时,在接触界面位置存在很大的接触势垒,导致载流子不能越过接触势垒,并且这种浆料仅在局部很少的区域形成银铝硅三相的接触点,无法形成连续的重掺杂层以减小接触势垒宽度让载流子通过隧道效应导电,这种浆料与无掺杂的硅基底接触不能够形成欧姆接触。
此外,现有技术中PERC电池与p+面接触的背面铝浆,在烧结后通过铝硅反应形成铝的重掺杂层,可以与无掺杂p型硅基底形成欧姆接触,但是铝浆没有烧穿钝化膜的能力,在制备PERC电池中需要增加激光开孔工艺,导致增加了生产成本,并且目前铝栅线的印刷宽度超过100微米,而正面银浆的栅线宽度在30微米左右,过宽的铝栅线印刷宽度会带来大量的光遮挡,导致电池效率大幅下降。
发明内容
本发明旨在提供一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料及其制备方法、太阳能电池,要解决的技术问题是现有电极浆料与无掺杂的硅基底接触不能够形成欧姆接触的问题,本申请的电极浆料与无掺杂p+型硅基底可形成欧姆接触。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:30-80%银粉,0.5-40%铝粉,0.1-20%铝硼合金粉,1-8%低熔点玻璃粉,0.1-5%用于形成金属硅化物的金属粉,7-20%有机载体和0.1-3%添加剂。
在某些实施例中,所述铝硼合金粉中的硼含量为0.1-1wt%。
在某些实施例中,用于形成金属硅化物的金属粉包括Mg、Co、Ni、Pd、Pt、Ti中的一种或几种。
在某些实施例中,所述低熔点玻璃粉由包括以下摩尔百分比的原料制备得到:30-80%PbO,1-15%ZnO,1-15%BaO,1-20%B2O3、1-10%SiO2,0.5-10%MoO3,1-15%第三主族氧化物,1-10%助熔剂,1-10%稀土氧化物,各原料的摩尔百分比之和为100%。
在某些实施例中,所述第三主族氧化物包括Al2O3、Ga2O3、In2O3中的至少一种或者用于通过加热方式形成Al2O3、Ga2O3、In2O3中至少一种的金属盐。
在某些实施例中,所述助熔剂包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、含氟助熔剂中的至少一种。
在某些实施例中,所述稀土氧化物包括La2O3、Y2O3、CeO2、Yb2O3、Sc2O3、Eu2O3中至少一种或者用于通过加热方式形成中至少一种的金属盐。
在某些实施例中,所述碱金属氧化物包括Na2O、Li2O、K2O中至少一种或者用于通过加热方式形成Na2O、Li2O、K2O中至少一种的金属盐。
在某些实施例中,所述碱土金属氧化物包括BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种或者用于通过加热方式形成BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种的金属盐。
在某些实施例中,所述含氟助熔剂包括PbF2、AlF3、LiF、CaF2或Na3AlF6中至少一种。
在某些实施例中,所述低熔点玻璃粉的软化点为250-550℃,所述低熔点玻璃粉的粒径D50为0.5-3μm。
在某些实施例中,所述有机载体包括以下重量百分比的原料:50-80%溶剂,5-30%有机树脂,1-5%分散剂,1-10%触变剂。
在某些实施例中,所述溶剂包括松油醇、醇酯十二、聚乙二醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的至少一种。
在某些实施例中,所述有机树脂包括甲基纤维素、乙基纤维素、PVB和丙烯酸树脂中的至少一种。
在某些实施例中,所述触变剂包括氢化蓖麻油和改性聚酰胺蜡中的至少一种。
在某些实施例中,所述银粉为球状银粉,粒径D50为0.1~5μm,振实密度>5.0g/cm3,银粉粒径跨度(D90-D10)/D50<2;和/或,所述铝粉的粒径D50为1~10μm,所述铝粉活性经由氧化还原滴定法测定活性铝含量为98.8-99.8wt%;和/或,所述铝硼合金的粒径D50为0.5-5μm,粒径D100<10μm;和/或,所述用于形成金属硅化物的金属粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。
在某些实施例中,所述添加剂包括有机添加剂、无机添加剂中的至少一种。
在某些实施例中,所述有机添加剂包括表面活性剂、触变剂、增稠剂、流平剂中的至少一种。
在某些实施例中,所述无机添加剂为铝硅合金粉、硼粉中的至少一种。
在某些实施例中,所述铝硅合金粉包括Al88Si12、Al80Si20或Al60Si40中的至少一种,所述铝硅合金粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。
在某些实施例中,所述硼粉为不定形硼粉,所述硼粉的粒径D50为在0.05-1μm。
为了实现上述目的,根据本发明的另一个方面,提供了一种如上述的电极浆料的制备方法,包括如下步骤:1)将制备低熔点玻璃粉的原料分别称量好,用V型混料机混合均匀,得到混合后的原料;2)把混合好的原料装入坩埚中,再将坩埚放入高温箱式炉中升温,在950-1050℃的温度下保温熔制0.5-1.5小时,得到均匀澄清的玻璃熔液;3)将熔制好的玻璃液在去离子水中淬冷,冷却后取出玻璃颗粒;4)将烘干得到的玻璃在球磨机进行球磨,得到玻璃料浆;5)将步骤4)得到的玻璃料浆,放入设定温度为100-120℃的鼓风烘箱中进行充分干燥,即得到所述低熔点玻璃粉;6)将所述有机载体与所述有机助剂搅拌混合,再分批次添加其他组分搅拌混合后,用机械分散方法分散0.5至12小时;7)将分散混合后的组分在三辊研磨机上进行研磨、轧制,即得所述用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料。
为了实现上述目的,根据本发明的又一个方面,提供了一种电极浆料在太阳能电池中的应用,所述电极浆料为上述电极浆料或者上述制备方法制得的电极浆料。
相对于现有技术中的方案,本发明的优点是:
1.本发明公开了一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,原料包含低熔点玻璃粉,其软化点低,熔融后易于流平,对钝化膜和无机粉体均有良好的润湿能力,在烧结时能够烧穿钝化膜;
2.本发明通过添加铝粉、铝硼合金粉以及用于形成金属硅化物的金属粉(例如Mg、Co、Ni、Pd、Pt和Ti粉体),使电极浆料在烧结后可以与硅基底形成p+重掺杂层,并且形成具有低接触电阻率的金属硅化物,进而电极浆料与无掺杂p+型硅基底能够形成欧姆接触;
3.本发明通过丝网印刷得到的细栅宽度<40μm,对光的遮挡少。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
下面来详细描述本公开的具体实施方式。
在一实施例中,一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:30-80%银粉,0.5-40%铝粉,0.1-20%铝硼合金粉,1-10%低熔点玻璃粉,0.1-5%用于形成金属硅化物的金属粉,5-20%有机载体和0.1-3%添加剂。其中,所述铝硼合金粉中的硼含量为0.1-1wt%。所述用于形成金属硅化物的金属粉包括Mg、Co、Ni、Pd、Pt、Ti中的一种或几种。
在一实施例中,一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:30-80%银粉,0.5-40%铝粉,0.1-20%铝硼合金粉,1-8%低熔点玻璃粉,0.1-5%用于形成金属硅化物的金属粉,7-20%有机载体和0.1-3%添加剂。其中,所述铝硼合金粉中的硼含量为0.1-1wt%。所述用于形成金属硅化物的金属粉包括Mg、Co、Ni、Pd、Pt、Ti中的一种或几种。
在一实施例中,一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:30-69.9%银粉,0.5-40%铝粉,0.1-0.49%或10.1-20%铝硼合金粉,1-8%低熔点玻璃粉,0.1-5%用于形成金属硅化物的金属粉,10.1-20%有机载体和0.1-3%添加剂。其中,所述铝硼合金粉中的硼含量为0.1-1wt%。所述用于形成金属硅化物的金属粉包括Mg、Co、Ni、Pd、Pt、Ti中的一种或几种。
具体而言,银粉可以是球状银粉、片状银粉、微晶银粉中的至少一种。片状银粉之间以面或线接触,可以提高导电银浆的导电性能,片状银粉所制备的导电银浆的银粉含量可适当降低,即得低含银量高导电率的导电银浆,但是片状银粉制备得到的导电银浆印刷性能和耐弯折能力会相应下降。而球状银粉之间以点接触,可提高银浆流变性,适用于对印刷特性和耐弯折性等机械性能有较高要求的太阳能电池板,缺点是导电性能会相应下降,因此需要更高的银粉含量,同时高银粉含量还会导致导电银浆的粘度上升,从而影响导电银浆的印刷适应性。与普通的球形银微粉相比,含有空心结构的微晶银粉具有更高的比表面积和烧结活性,有利于获得更高的烧结密度、可有效降低成膜电阻率,提高浆料电性能。铝粉的主要作用:烧结过程中与硅反应,冷却后形成铝的p+重掺杂层。铝硼合金粉的主要作用:增加p型杂质的掺杂源,提高掺杂浓度,降低接触势垒,以利于形成欧姆接触。用于形成金属硅化物的金属粉的主要作用:烧结后与硅形成金属硅化物,金属硅化物具有低的接触电阻率,并且可以钉轧进入铝的重掺杂层,有利于电极与硅形成欧姆接触。
相对于现有技术中的方案,本实施例的优点是:
1.本实施例公开了一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,原料包含低熔点玻璃粉,其软化点低,熔融后易于流平,对钝化膜和无机粉体均有良好的润湿能力,在烧结时能够烧穿钝化膜;
2.本实施例通过添加铝粉、铝硼合金粉以及用于形成金属硅化物的金属粉(例如Mg、Co、Ni、Pd、Pt和Ti粉体),使电极浆料在烧结后可以与硅基底形成p+重掺杂层,并且形成具有低接触电阻率的金属硅化物,进而电极浆料与无掺杂p+型硅基底能够形成欧姆接触。
在其中一个实施例中,所述低熔点玻璃粉的软化点为250-550℃,所述低熔点玻璃粉的粒径D50为0.5-3μm。
优选的,所述低熔点玻璃粉的软化点为250-380℃。
更优选的,所述低熔点玻璃粉的软化点为250℃。
在其中一个实施例中,所述玻璃粉由包括以下摩尔百分比的原料制备得到:30-80%PbO(例如30%PbO、40%PbO、50%PbO、60%PbO、70%PbO、80%PbO),1-15%ZnO(例如1%ZnO、3%ZnO、5%ZnO、8%ZnO、10%ZnO、15%ZnO),1-15%BaO(例如1%BaO、3%BaO、5%BaO、8%BaO、10%BaO、15%BaO),1-20%B2O3(例如1%B2O3、3%B2O3、5%B2O3、10%B2O3、15%B2O3、20%B2O3)、1-10%SiO2(例如1%SiO2、3%SiO2、5%SiO2、8%SiO2、10%SiO2),0.5-10%MoO3(例如0.5%MoO3、3%MoO3、5%MoO3、8%MoO3、10%MoO3),1-15%第三主族氧化物(例如1%第三主族氧化物、3%第三主族氧化物、5%第三主族氧化物、8%第三主族氧化物、10%第三主族氧化物、15%第三主族氧化物),1-10%助熔剂(例如1%助熔剂、3%助熔剂、5%助熔剂、8%助熔剂、10%助熔剂),1-10%稀土氧化物(例如1%稀土氧化物、3%稀土氧化物、5%稀土氧化物、8%稀土氧化物、10%稀土氧化物),各原料的摩尔百分比之和为100%。
具体而言,ZnO作为网络中间体,可以调节玻璃网络结构;BaO具有较强的极性,是典型的网络外体,具有很强的断网能力,能够很好的助熔;B2O3作为网络形成体,有良好的助熔性;SiO2也是网络形成体,能够提高玻璃的稳定性;MoO3作为一种良好的空穴选择材料,帮助电极收集空穴,提高与p型硅接触的能力。加入第三主族氧化物的作用是增强了硅中p型的掺杂浓度以利于形成欧姆接触。助熔剂的作用一是降低玻璃的加工温度,帮助玻璃的熔融;二是降低玻璃的软化点,使玻璃在低温烧结条件下即可完全腐蚀穿前表面的钝化层。
在其中一个实施例中,所述第三主族氧化物包括Al2O3、Ga2O3、In2O3中的至少一种或者用于通过加热方式形成Al2O3、Ga2O3、In2O3中至少一种的金属盐。需要强调的是,本发明所述低熔点玻璃粉中的第三主族氧化物不包括Tl2O3
在其中一个实施例中,所述助熔剂包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、含氟助熔剂中的至少一种。其中,所述碱金属氧化物包括Na2O、Li2O、K2O中至少一种或者用于通过加热方式形成Na2O、Li2O、K2O中至少一种的金属盐。所述碱土金属氧化物包括BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种或者用于通过加热方式形成BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种的金属盐。所述含氟助熔剂包括PbF2、AlF3、LiF、CaF2或Na3AlF6中至少一种。
在其中一个实施例中,所述稀土氧化物包括La2O3、Y2O3、CeO2、Yb2O3、Sc2O3、Eu2O3中至少一种或者用于通过加热方式形成中至少一种的金属盐。
具体而言,稀土氧化物的作用一是增加了硅中的三价稀土离子能级,使载流子在能级间更容易发生跃迁,进一步增强了电极浆料与p型硅的接触性能,二是部分稀土元素具有强还原性,可以使溶解在玻璃中的银离子还原成银微晶或银溶胶,增加导电通路。
在其中一个实施例中,所述有机载体包括以下重量百分比的原料:50-80%溶剂,5-30%有机树脂,1-5%分散剂,1-10%触变剂。其中,所述溶剂包括松油醇、醇酯十二、聚乙二醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的至少一种。所述有机树脂包括甲基纤维素、乙基纤维素、PVB和丙烯酸树脂中的至少一种。所述触变剂包括氢化蓖麻油和改性聚酰胺蜡中的至少一种。
具体而言,分散剂可选用本领域常用的分散剂,起到分散粉体,调节粘度,稳定载体的作用。触变剂起到调整浆料触变性的作用。
在其中一个实施例中,所述银粉为球状银粉,粒径D50为0.1~5μm,振实密度>5.0g/cm3,银粉粒径跨度(D90-D10)/D50<2;和/或,所述铝粉的粒径D50为1~10μm,所述铝粉活性经由氧化还原滴定法测定活性铝含量为98.8-99.8wt%;和/或,所述铝硼合金的粒径D50为0.5-5μm,粒径D100<10μm;和/或,所述用于形成金属硅化物的金属粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。
在其中一个实施例中,所述添加剂包括有机添加剂、无机添加剂中的至少一种。所述有机添加剂包括表面活性剂、触变剂、增稠剂、流平剂中的至少一种。所述无机添加剂为铝硅合金粉、硼粉中的至少一种。
具体而言,本申请的有机添加剂可根据浆料性能需要加入本领域常用的表面活性剂、触变剂、增稠剂、流平剂等,用来调整浆料的流变特性,以满足丝网印刷的要求。
在其中一个实施例中,所述铝硅合金粉包括Al88Si12、Al80Si20或Al60Si40中的至少一种,所述铝硅合金粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。所述硼粉为不定形硼粉,所述硼粉的粒径D50为在0.05-1μm。
具体而言,铝硅合金粉的主要作用是增加电极中硅的浓度,电极中较高的硅浓度可以减小与硅基底的浓度梯度差,抑制铝硅反应时硅往浆料中的外扩,减小金属复合。硼粉选用不定形硼粉,粒径D50为在0.05-1μm,硼粉的主要作用为硼源的补充剂,进一步提高p+层的掺杂浓度,以便于形成欧姆接触。
在一实施例中,一种电极浆料的制备方法,包括如下步骤:
1)将制备玻璃粉的原料分别称量好,用V型混料机混合均匀,得到混合后的原料。
2)把混合好的原料装入坩埚中,再将坩埚放入高温箱式炉中升温,在950-1050℃的温度下保温熔制0.5-1.5小时,得到均匀澄清的玻璃熔液。
3)将熔制好的玻璃液在去离子水中淬冷,冷却后取出玻璃颗粒。
4)将烘干得到的玻璃在球磨机进行球磨,得到玻璃料浆。
5)将步骤4)得到的玻璃粉料浆,放入设定温度为100-120℃的鼓风烘箱中进行充分干燥,即得到低熔点玻璃粉。
6)将所述有机载体与所述有机助剂搅拌混合,再分批次添加其他组分搅拌混合后,用机械分散方法分散0.5至12小时。
7)将分散混合后的组分在三辊研磨机上进行研磨、轧制,即得所述用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料。
在一实施例中,一种电极浆料在太阳能电池中的应用,所述电极浆料为上述的电极浆料或者如上述的制备方法制得的电极浆料。需要说明的是,本发明的电极浆料主要应用于p型TOPCON电池正面无掺杂p区、p型IBC/TBC电池的无掺杂p区或者其它具有无掺杂p区的电池结构,本发明的电极浆料可以与无掺杂p区形成欧姆接触,同时由该电极浆料丝网印刷制得的电极具有较窄的线宽。
本实施例的优点是:
1.本实施例公开了一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,原料包含低熔点玻璃粉,其软化点低,熔融后易于流平,对钝化膜和无机粉体均有良好的润湿能力,在烧结时能够烧穿钝化膜;
2.本实施例通过添加铝粉、铝硼合金粉以及用于形成金属硅化物的金属粉(例如Mg、Co、Ni、Pd、Pt和Ti粉体),使电极浆料在烧结后可以与硅基底形成p+重掺杂层,并且形成具有低接触电阻率的金属硅化物,进而电极浆料与无掺杂p+型硅基底能够形成欧姆接触;
3.本实施例通过丝网印刷得到的细栅宽度<40μm,对光的遮挡少。
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明,下述实施例用于示例本发明,本发明的范围并不限于下述实施例。
实施例1
一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:75%银粉,5%铝粉,2%铝硼合金粉,6%低熔点玻璃粉,3%用于形成金属硅化物的镍粉,8.3%有机载体,0.2%硼粉,0.5%BYK110。
其中,低熔点玻璃粉由以下方法制备得到:按摩尔百分比称取50%PbO,5%ZnO,5%BaO,25%B2O3、5%SiO2,2%MoO3,3%Al2O3,3%Li2O,2%Y2O3。进一步地,可以称取等摩尔百分BaCO3替代BaO,BaCO3可通过加热方式生成BaO;可以称取等摩尔百分H3BO3替代B2O3,H3BO3可通过加热方式生成B2O3;可以称取等摩尔百分Al(OH)3替代Al2O3,Al(OH)3可通过加热方式生成Al2O3;可以称取等摩尔百分Li2CO3替代Li2O,Li2CO3可通过加热方式生成Li2O。将上述原料分别称量好,用V型混料机混合均匀,得到混合后的原料。把混合好的原料装入坩埚中,再将坩埚放入高温箱式炉中升温,在1000℃的温度下保温熔制1小时,得到均匀澄清的玻璃熔液。将熔制好的玻璃液在去离子水中淬冷,冷却后取出玻璃颗粒。将烘干得到的玻璃在球磨机进行球磨12h,得到玻璃料浆。将得到的玻璃粉料浆,放入设定温度为120℃的鼓风烘箱中进行充分干燥,即得到低熔点玻璃粉。将制备好的低熔点玻璃粉采用激光粒度分析仪湿法测试低熔点玻璃粉的中位粒径,D50为1.5μm,并使用高温马弗炉测试玻璃粉的软化点温度为380℃。
该用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料的制备方法,包含如下步骤:将所述有机载体与所述有机助剂搅拌混合,再分批次添加其他组分搅拌混合后,用机械分散方法分散0.5至12小时。其中,机械分散方法为使用行星式分散机进行分散。将分散混合后的组分在三辊研磨机上进行研磨、轧制,即得所述用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料。
通过丝网印刷法将电极浆料印刷在无掺杂p+型硅基底背面处的钝化层上,具体采用25μm无网结网版印刷。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于:实施例2的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:70%银粉,2%铝粉,10%铝硼合金粉,4%低熔点玻璃粉,3%用于形成金属硅化物的钛粉,2%用于形成金属硅化物的钯粉,8.6%有机载体,0.1%硼粉,0.3%Al80Si20
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅在于:实施例3的电极浆料,包括以下重量百分比的组分:60%银粉,15%铝粉,5%铝硼合金粉,8%低熔点玻璃粉,1%用于形成金属硅化物的钴粉,1%用于形成金属硅化物的铂粉,9.5%有机载体,0.1%Al80Si20,0.4%BYK110。
对比例1
一种电极浆料,包括以下重量百分比的组分:75%银粉,8%铝粉,2%铝硼合金粉,6%低熔点玻璃粉,9%有机载体。
对比例1与实施例1的区别在于:对比例1组合物不包含用于形成金属硅化物的金属粉和添加剂;其余步骤、参数与实施例1相同。
对比例2
一种电极浆料,包括以下重量百分比的组分:75%银粉,5%铝粉,2%铝硼合金粉,6%低熔点玻璃粉,3%用于形成金属硅化物的镍粉,9%有机载体。
对比例2与实施例1的区别在于:对比例2组合物不包含添加剂;其余步骤、参数与实施例1相同。
对比例3
一种电极浆料,包括以下重量百分比的组分:75%银粉,8%铝粉,2%铝硼合金粉,6%低熔点玻璃粉,8.3%有机载体,0.2%硼粉,0.5%BYK110。
对比例3与实施例1的区别在于:对比例3组合物不包含用于形成金属硅化物的金属粉;其余步骤、参数与实施例1相同。
对比例4
一种电极浆料,75%银粉,5%铝粉,2%铝硼合金粉,6%普通玻璃粉,3%用于形成金属硅化物的镍粉,8.3%有机载体,0.2%硼粉,0.5%BYK110。
对比例4与实施例1的区别在于:对比例4为普通玻璃粉,具体为按重量百分比计称取10%SiO2、10%ZnO、15%B2O3、60%PbO2、5%Al2O3并混合得到混合料,将所述混合料于1000℃熔炼,保温30分钟后,经水淬、冷却、破碎、球磨、烘干后得到普通玻璃粉;其余步骤、参数与实施例1相同。
将上述实施例1-3和对比例1-4制得的太阳能电池的接触电阻率使用TLM法测试,线宽使用3D显微镜测量。结果如表1所示:
表1
结果如表1所示,实施例1-3由于原料包含低熔点玻璃粉,其软化点低,熔融后易于流平,对钝化膜和无机粉体均有良好的润湿能力,在烧结时能够烧穿钝化膜;此外由于通过添加铝粉、铝硼合金粉以及用于形成金属硅化物的金属粉(例如Mg、Co、Ni、Pd、Pt和Ti粉体),使电极浆料在烧结后可以与硅基底形成p+重掺杂层,并且形成具有低接触电阻率的金属硅化物,进而电极浆料与无掺杂p+型硅基底能够形成欧姆接触;通过丝网印刷得到的细栅宽度<40μm,对光的遮挡少。
通过比较实施例1和对比例1可以发现,由于对比例1不包含用于形成金属硅化物的金属粉和添加剂,导致接触电阻率明显高于实施例1。
通过比较实施例1和对比例2可以发现,由于对比例2不包含添加剂,导致接触电阻率明显高于实施例1。
通过比较实施例1和对比例2可以发现,由于对比例3不包含用于形成金属硅化物的金属粉,导致接触电阻率明显高于实施例1。
通过比较实施例1和对比例4可以发现,使用低熔点玻璃粉能够烧穿钝化膜,而普通铅硼玻璃无法烧穿钝化膜,导致接触电阻率明显高于实施例1。
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例,但对于本领域技术人员显而易见的是,这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中,可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围,并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (21)

1.一种用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料,其特征在于,由以下重量百分比的组分组成:30-75%银粉,2-40%铝粉,0.1-20%铝硼合金粉,1-8%低熔点玻璃粉,0.1-5%用于形成金属硅化物的金属粉,7-20%有机载体和0.1-3%添加剂;
所述铝硼合金粉中的硼含量为0.1-1wt%;
所述低熔点玻璃粉由包括以下摩尔百分比的原料制备得到:30-80%PbO,1-15%ZnO,1-15%BaO,1-20%B2O3、1-10%SiO2,0.5-10%MoO3,1-15%第三主族氧化物,1-10%助熔剂,1-10%稀土氧化物,各原料的摩尔百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述第三主族氧化物包括Al2O3、Ga2O3、In2O3中的至少一种或者用于通过加热方式形成Al2O3、Ga2O3、In2O3中至少一种的金属盐。
3.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述助熔剂包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、含氟助熔剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的电极浆料,其特征在于,所述碱金属氧化物包括Na2O、Li2O、K2O中至少一种或者用于通过加热方式形成Na2O、Li2O、K2O中至少一种的金属盐。
5.根据权利要求3所述的电极浆料,其特征在于,所述碱土金属氧化物包括BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种或者用于通过加热方式形成BeO、CaO、SrO、MgO中至少一种的金属盐。
6.根据权利要求3所述的电极浆料,其特征在于,所述含氟助熔剂包括PbF2、AlF3、LiF、CaF2或Na3AlF6中至少一种。
7.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述稀土氧化物包括La2O3、Y2O3、CeO2、Yb2O3、Sc2O3、Eu2O3中至少一种或者用于通过加热方式形成La2O3、Y2O3、CeO2、Yb2O3、Sc2O3、Eu2O3中至少一种的金属盐。
8.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述低熔点玻璃粉的软化点为250-550℃,所述低熔点玻璃粉的粒径D50为0.5-3μm。
9.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述有机载体包括以下重量百分比的原料:50-80%溶剂,5-30%有机树脂,1-5%分散剂,1-10%触变剂。
10.根据权利要求9所述的电极浆料,其特征在于,所述溶剂包括松油醇、醇酯十二、聚乙二醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的电极浆料,其特征在于,所述有机树脂包括甲基纤维素、乙基纤维素、PVB和丙烯酸树脂中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的电极浆料,其特征在于,所述触变剂包括氢化蓖麻油和改性聚酰胺蜡中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述银粉为球状银粉,粒径D50为0.1~5μm,振实密度>5.0g/cm3,银粉粒径跨度(D90-D10)/D50<2;
和/或,所述铝粉的粒径D50为1~10μm,所述铝粉活性经由氧化还原滴定法测定活性铝含量为98.8-99.8wt%;
和/或,所述铝硼合金的粒径D50为0.5-5μm,粒径D100<10μm;
和/或,所述用于形成金属硅化物的金属粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。
14.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述用于形成金属硅化物的金属粉包括Mg、Co、Ni、Pd、Pt、Ti中的一种或几种。
15.根据权利要求1所述的电极浆料,其特征在于,所述添加剂包括有机添加剂、无机添加剂中的至少一种。
16.根据权利要求15所述的电极浆料,其特征在于,所述有机添加剂包括表面活性剂、触变剂、增稠剂、流平剂中的至少一种。
17.根据权利要求15所述的电极浆料,其特征在于,所述无机添加剂为铝硅合金粉、硼粉中的至少一种。
18.根据权利要求17所述的电极浆料,其特征在于,所述铝硅合金粉包括Al88Si12、Al80Si20或Al60Si40中的至少一种,所述铝硅合金粉的粒径D50为0.5-3μm,粒径D100<10μm。
19.根据权利要求17所述的电极浆料,其特征在于,所述硼粉为不定形硼粉,所述硼粉的粒径D50为在0.05-1μm。
20.一种权利要求1-19任一项所述的电极浆料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将制备低熔点玻璃粉的原料分别称量好,用V型混料机混合均匀,得到混合后的原料;
2)把混合好的原料装入坩埚中,再将坩埚放入高温箱式炉中升温,在950-1050℃的温度下保温熔制0.5-1.5小时,得到均匀澄清的玻璃熔液;
3)将熔制好的玻璃液在去离子水中淬冷,冷却后取出玻璃颗粒;
4)将烘干得到的玻璃在球磨机进行球磨,得到玻璃料浆;
5)将步骤4)得到的玻璃料浆,放入设定温度为100-120℃的鼓风烘箱中进行充分干燥,即得到所述低熔点玻璃粉;
6)将所述有机载体与有机助剂搅拌混合,再分批次添加其他组分搅拌混合后,用机械分散方法分散0.5至12小时;
7)将分散混合后的组分在三辊研磨机上进行研磨、轧制,即得所述用于与太阳能电池的无掺杂p+面接触的电极浆料。
21.一种电极浆料在太阳能电池中的应用,其特征在于,所述电极浆料为如权利要求1-19任一项所述的电极浆料或者如权利要求20所述的制备方法制得的电极浆料。
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