專利名稱：一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法
技術領域：
該發(fā)明涉及一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法。屬于太陽能電池制備技術領域。
背景技術：
太陽能是一種取之不盡，用之不竭的清潔型能源，隨著煤炭，石油等不可再生能源的日益枯竭，開發(fā)、利用太陽能成為近些年的熱點。太陽能電池是將太陽能轉變電能的一種半導體器件，它將成為利用太陽能的重要手段之一。目前晶體硅太陽能電池是市場上的主導產品，晶體硅太陽能電池的基本結構由ρ 型硅基板，η型層，減反射膜(Ti02，SiO2或Si3N4)，正面銀電極，鋁背場電極和背面銀電極組成。其中鋁背場是通過絲網印刷鋁漿在晶硅電池的背面形成的。在燒結過程中，鋁漿中的鋁粉顆粒和硅基板形成鋁硅合金，并在硅的表面形成摻鋁的P+外延層，也就是BSF。鋁背場的主要作用是降低背電場的表面復合速率，增加少子壽命，從而提高開路電壓。目前市場上所用的有些鋁漿中所含玻璃粉的線膨脹系數較高在電池燒結過程中， 由于玻璃粉、鋁粉與硅基板線膨脹系數的差別，導致背場產生鋁包，翹曲，開裂，灰分等問題，嚴重影響電池的生產質量，降低電池的光電轉換效率。在專利CN 100446277C所介紹的鋁漿中了添加Ga，In, Tl等功能元素，有提高電池效率的作用，但是Ga，h價格昂貴，Tl為有毒物質，都對工業(yè)化生產不利。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強、漿料的生產成本低、可有效提高提高太陽能電池光電轉換效率的制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，由下述組分按重量百分比 (wt% )組成鋁粉40 80%，鋁硅合金粉3 45%
無鉛玻璃粉0. 5 10 %，有機溶劑10 洸％，增稠劑2 12%，有機助劑0.3 6%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述鋁粉的粒徑小于12 μ m，形狀為球形或類球形。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的鋁硅合金粉的化學式為 AlnSix(X = 0. 01 0. 2)，粉末粒徑控制在D50為5 8μπι，氧含量小于IOOppm0本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述無鉛玻璃粉粒徑為4
45μπι,由下述組份按重量百分比組成Bi20320 — 60%, 20%，ZnOlO 50%，Sn&2 15%，Al2O3I 10%，Sb2032 15%，以及K2O, CaO, BaO, MnO2中的至少一種，總含量為1 15% ；各組分重量百分之和為100%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的有機溶劑為松油醇和檸檬酸三丁酯，總含量為10 沈％。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的增稠劑為乙基纖維素或硝基纖維素，含量為2 12%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，所述的有機助劑為流平劑、消泡劑、表面活性劑和防沉劑，有機助劑的總含量為0. 3 6%。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿中，鋁硅合金粉采用噴霧法制成， 噴霧氣體介質為氬氣。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，包括下述步驟第一步有機載體的配制根據所配漿料重量，按重量比分別取有機溶劑15 30%、增稠劑4 12%、有機助劑0. 3 6%混合后加熱至60 80°C，攪拌至各組分全部互溶，制得有機載體；第二步無鉛玻璃粉的制備按設計的無鉛玻璃粉各組分配比，取Bi203、SiO2, ZnO, SnO2, A1203、Sb203> K2O, CaO, BaO, MnO2混合后，加熱至1200 1650°C，保溫20 40分鐘，水淬，得到玻璃顆粒，將玻璃顆粒球磨至粒徑為4 5 μ m的玻璃粉末；第三步漿料的配制將鋁粉按所配漿料重量的40 80%、鋁硅合金粉3 45%、無鉛玻璃粉0. 5 10%與配好的有機載體混合攪拌均勻后，研磨至細度< 15 μ m，得到制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所述無鉛玻璃粉的制備中，所述混合是在V型混料器中混料后，倒入剛玉坩堝中在高溫爐中加熱水淬。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所述漿料的配制中， 所述混合攪拌是在行星攪拌機上進行，所述行星攪拌機的公轉轉速90rpm/min，自轉轉速 5000rpm/min，攪拌時間 90 120min。本發(fā)明一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制造方法，所制備的晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿測試粘度為60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14#轉子)。本發(fā)明由于采用上述組分配比，在鋁背場漿料中由于添加了鋁硅合金粉末，在電池的制備過程中通過絲網印刷均勻地分布在電池背面，通過快速烘干，隧道燒結在晶硅電池背面形成均勻的鋁硅合金層和鋁背場(BSF)，使得鋁背場與硅片有更好的附著力，能夠使鋁漿和硅基板達到良好的線膨脹系數匹配，同時也使燒結工藝窗口更寬，并能在快速燒結過程中更好的形成鋁背場，通過鋁背場的作用減少了太陽能電池中少子的復合，提高了開路電壓和短路電流，從面獲得高效的轉換效率，有效提高電池光電轉換效率，在生產的過程中減少了低效片的產生。本發(fā)明使用鋁硅合金粉末能夠降低漿料的生產成本，提高光電轉換效率和附著力。本發(fā)明所采用的玻璃粉不含鉛、鎘對環(huán)境有害的元素。同時由于玻璃粉成分設計的合理性，能很好的協(xié)調鋁背面與硅基片線膨脹系數的不匹配性，使制成的電池片翹曲度小，減少了電池片在后續(xù)的加工和組件生產中的碎片率。綜上所述，本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強、漿料的生產成本低、可有效提高提高太陽能電池光電轉換效率，燒結制備的鋁背場剝離強度高、鋁背場形成良好、電池片彎曲度小、電池光電轉換效率高。適于工業(yè)化生產。
具體實施例方式實施例1一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實施工藝如下(1)有機載體的制備按漿料的質量百分比松油醇6%、檸檬酸三丁酯4%、乙基纖維素2 %、流平劑1 %、表面活性劑0.5%、防沉劑1 %、消泡劑0. 5 %稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動攪拌機進行攪拌直至有機物全部互溶，制得有機載體；(2)無機玻璃料的制備按質量百分比Bi20320%、Si0215%、&i0 20%, Sn0215%, Al2O3IO% > Sb20315%,Mn022%,K2O 3%配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機中混料4 小時混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1500°C保溫20 分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至4 5μπι后，得到無機玻璃粉末。(3)漿料的制備按質量百分比鋁粉70%、鋁硅合金粉10%、玻璃粉末5%、有機載體15%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機上進行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細度 < 15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉子)。(4)電池片的制備通過絲網印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD(等離子體增強化學氣相沉積法)后的硅片上(硅片為125X 125mm，對角 165mm)，在隧道燒結爐中進行快速烘干、燒結制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標卡尺測量其彎曲度為0. 36 0. 65mm，鋁膜表面光滑、 不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用太陽能電池封裝膠膜(EVA)粘接鋁膜無脫落現象。用太陽能自動分選儀測試電池片的電性能，結果見表1.實施例2一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實施工藝如下(1)有機載體的制備按質量百分比松油醇9%、檸檬酸三丁酯1%、乙基纖維素 5<%、流平劑1%、表面活性劑0. 3%、防沉劑0. 5%、消泡劑0. 2%稱量各組份稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動攪拌機進行攪拌直至有機物全部互溶，制得有機載體.(2)無機玻璃料的制備按質量百分比Bi20350%> SiO2IO%、ZnO 30%, Sn022%,Al2033%>Sb2032% K2O 1 %,CaO 2%、Μη021 %配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機中混料4小時混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1400°C保溫20分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至4 5 μ m后，得到無機玻璃粉末。(3)漿料的制備按質量百分比鋁粉50%、鋁硅合金粉30%、玻璃粉末3%、有機載體17%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機上進行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細度
<15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉子)。(4)電池片的制備通過絲網印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD后的硅片上以后(硅片為125X 125mm，對角165mm)，在隧道燒結爐中進行快速烘干、燒結制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標卡尺測量其彎曲度為0. 4 0. 6mm，鋁膜表面光滑、不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用EVA粘接鋁膜無脫落現象。用太陽能自動分選儀測試電池片的電性能，結果見表1.實施例3一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，實施工藝如下(1)有機載體的制備按質量百分比松油醇3%、檸檬酸三丁酯7%、乙基纖維素 3 %、流平劑0. 5 %、表面活性劑0. 4%、防沉劑1 %、消泡劑0. 1 %稱量各組份，稱量完成后將混合物在水浴鍋中加熱至60°C，然后用電動攪拌機進行攪拌直至有機物全部互溶，制得有機載體.(2)無機玻璃料的制備按質量百分比Bi20340%> Si025%, ZnO 40%, Sn027%, Al2O3I%,Sb2033%>Ba0 1 %、Mn023%配制成氧化物混合粉末，然后在V型混料機中混料4小時混合均勻。將混合均勻的粉末料加入到剛玉坩鍋中在高溫爐中加熱到1450°C保溫20分鐘，然后水淬得到玻璃顆粒料。將玻璃顆粒料球磨粉碎至5 μ m以下后，得到無機玻璃粉末。(3)漿料的制備按質量百分比鋁粉60%、鋁硅合金粉18%、玻璃粉末7%、有機載體15%稱量各組份，稱量完成后在行星攪拌機上進行混合攪拌，將攪拌完成后的混合料在三輥研磨機上研磨，通過一定的研磨道次得到均勻分散的鋁硅合金漿料，控制漿料細度
<15 μ m，粘度 60 70Pa. s (25°C、Brookfield HBT 14# 轉子)。(4)電池片的制備通過絲網印刷將鋁硅合金漿料與背電極銀漿、正電極銀漿分別印刷到PECVD(等離子體增強化學氣相沉積法)后的硅片上(硅片為125X 125mm，對角 165mm)，在隧道燒結爐中進行快速烘干、燒結制成太陽能電池片。制做完成后的電池片用游標卡尺測量其彎曲度為0. 36 0. 65mm，鋁膜表面光滑、 不起灰、無鋁珠、無鋁刺。用EVA(太陽能電池封裝膠膜)粘接鋁膜無脫落現象。用太陽能自動分選儀測試電池片的電性能，結果見表1。表1電池片電性能測試結果
權利要求
1.一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，由下述組分按重量百分比組成 鋁粉40 80%，鋁硅合金粉3 45%， 無鉛玻璃粉0.5 10%， 有機溶劑10 沈％， 增稠劑2 12%， 有機助劑0. 3 6%。
2.根據權利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述鋁粉的粒徑小于12 μ m，形狀為球形或類球形。
3.根據權利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述的鋁硅合金粉的化學式為AlpxSix(X = 0. 01 0. 2)，粉末粒徑控制在D50為5 8μ m，氧含量小于lOOppm。
4.根據權利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述無鉛玻璃粉粒徑為4 5 μ m，由下述組分按重量百分比組成Bi20320 60%， Si025 20%， ZnOlO 50%， Sn022 15%， Al2O3I 10%， Sb2032 15%，以及K20、CaO, BaO, MnO2中的至少一種，總含量為1 15%，各組分重量百分之和為 100%。
5.根據權利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于所述的有機溶劑為松油醇和檸檬酸三丁酯，總含量為10 ；所述的增稠劑為乙基纖維素或硝基纖維素，含量為2 12% ；所述的有機助劑為流平劑、消泡劑、表面活性劑和防沉劑，有機助劑的總含量為0. 3 6%。
6.根據權利要求1所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿，其特征在于招硅合金粉采用噴霧法制成，噴霧氣體介質為氬氣。
7.制備如權利要求1-6任意一項所述一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的方法， 包括下述步驟第一步有機載體的配制根據所配漿料重量，按重量比分別取有機溶劑15 30%、增稠劑4 12%、有機助劑 0. 3 6%混合后加熱至60 80°C，攪拌至各組分全部互溶，制得有機載體； 第二步無鉛玻璃粉的制備按設計的無鉛玻璃粉各組分配比，取Bi203、Si02、Zn0、SnO2, Al2O3> Sb2O3> K2O, Ca0、Ba0、 MnO2混合后，加熱至1200 1650°C，保溫20 40分鐘，水淬，得到玻璃顆粒，將玻璃顆粒球磨至粒徑為4 5 μ m的玻璃粉末； 第三步漿料的配制將鋁粉按所配漿料重量的40 80%、鋁硅合金粉3 45%、無鉛玻璃粉0. 5 10%與配好的有機載體混合攪拌均勻后，研磨至細度< 15 μ m，得到制備晶硅太陽能電池鋁背場的招楽。
8.根據權利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所述無鉛玻璃粉的制備中，所述混合是在V型混料器中混料后，倒入剛玉坩堝中在高溫爐中加熱水淬。
9.根據權利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所述漿料的配制中，所述混合攪拌是在行星攪拌機上進行，所述行星攪拌機的公轉轉速 90rpm/min,自轉轉速 5000rpm/min，攪拌時間 90 120min。
10.根據權利要求7所述的一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿的制備方法，其特征在于所制備的晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿測試粘度為60 70Pa. s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備晶硅太陽能電池鋁背場的鋁漿及其制造方法。該漿料的組份及含量(wt％)為鋁粉40～80％、鋁硅合金粉3～45％、無鉛玻璃粉0.5～10％、有機溶劑10～26％、增稠劑2～12％、有機助劑0.3～6％。該鋁漿的制造方法包括鋁硅合金粉的制備、無鉛玻璃粉配制、有機載體的制備、各組份的配比以及漿料的合成工藝。本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、制備的鋁漿與太陽能電池硅基板附著力強、漿料的生產成本低、可有效提高太陽能電池光電轉換效率，燒結制備的鋁背場剝離強度高、鋁背場形成良好、電池片彎曲度小、電池光電轉換效率高。適于工業(yè)化生產。
文檔編號H01B1/22GK102347094SQ201110201999
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者劉繼宇, 張海旺, 甘衛(wèi)平, 甘景豪 申請人:湖南威能新材料科技有限公司