一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，以重量百分比含量計(jì)，所述鋁漿包括60%—80%的鋁粉，0.1%—6%的玻璃粉，15%—35%的有機(jī)載體，0.1%—5%的添加劑，所述添加劑為含金屬源的有機(jī)物。該添加劑在漿料加工或燒結(jié)過(guò)程中揮發(fā)、分解、反應(yīng)可產(chǎn)生了膨脹系數(shù)小于10×10-6K的納米形態(tài)的金屬氧化物、氮化物、碳化物顆粒，其熱膨脹系數(shù)與硅接近，納米顆粒鑲嵌在鋁漿中鋁粉顆粒之間，在保證背場(chǎng)附著力、背場(chǎng)鈍化同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池背面鋁漿的低翹曲性。
【專利說(shuō)明】一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶硅電池背面鋁漿領(lǐng)域，具體涉及一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池是一種能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，在光照條件下太陽(yáng)能電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生光生電流，通過(guò)電極可將電能輸出。具有P型硅的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其負(fù)電極通常在電池的正面，而其正電極在背面。當(dāng)光照射時(shí)，合適波長(zhǎng)的輻射導(dǎo)致了半導(dǎo)體中產(chǎn)生空穴一電子對(duì)。在P-N結(jié)上存在的電勢(shì)差使空穴和電子以相反的方向遷移穿過(guò)該結(jié)，從而產(chǎn)生了電流的流動(dòng)，這種流動(dòng)可將電能傳遞給外電路。
[0003]在形成太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程中，鋁漿通常被絲網(wǎng)印刷在硅片的背面并進(jìn)行干燥；干燥完成后對(duì)該硅片進(jìn)行燒結(jié)。鋁漿的主要作用在于兩個(gè):其一是鋁成分在燒結(jié)過(guò)程中擴(kuò)散到硅體中形成重?fù)诫s的P+層即背電場(chǎng)，在背電場(chǎng)的作用下電子被推離背面進(jìn)而降低了背面空穴被電子復(fù)合的幾率，提高了開(kāi)路電壓；另一方面鋁粉燒結(jié)后在電池背面形成鏡面，可將透過(guò)電池而未被電池吸收的太陽(yáng)光重新反射回電池內(nèi)部增加了光子被太陽(yáng)能電池吸收的幾率進(jìn)而提高了電池的短路電流。故而鋁漿的性能對(duì)于提高太陽(yáng)能電池光電特性是十分重要的。
[0004]在常規(guī)的太陽(yáng)能電池鋁漿中，Al-Si合金的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于硅的熱膨脹系數(shù)，在燒結(jié)冷卻階段Al-Si合金的收縮遠(yuǎn)大于硅，導(dǎo)致電池片形成凸型的翹曲。隨著太陽(yáng)能電池技術(shù)薄片化趨勢(shì)，硅片的翹曲會(huì)造成成品率大幅降低。通常有三個(gè)方法降低電池翹曲:
1.降低鋁漿印刷濕重，即通過(guò)增加印刷壓力等來(lái)降低印刷到電池背面的鋁漿的重量，該方法降低空間有限，同時(shí)還會(huì)因?yàn)殇X漿重量的降低減弱鋁背場(chǎng)的鈍化性能；2.降低Al-Si的熱膨脹系數(shù)，通過(guò)在鋁漿中加入低膨脹系數(shù)或者負(fù)膨脹系數(shù)的添加物，該方法效果不明顯而且添加物價(jià)格比較貴。3.降低鋁漿顆粒的相互作用，該方法可以大幅降低硅片翹曲，其通過(guò)改變玻璃料成分和數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是會(huì)導(dǎo)致鋁漿附著力弱，也會(huì)導(dǎo)致背場(chǎng)鈍化能力減弱，嚴(yán)重影響電池力學(xué)和電學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿。本發(fā)明鋁漿燒結(jié)于電池背面后，通過(guò)在鋁粉顆粒間鑲嵌低膨脹系數(shù)的金屬氧化物、氮化物、碳化物來(lái)降低燒結(jié)后鋁層的熱膨脹系數(shù)及鋁粉間作用力，達(dá)到大幅降低硅片翹曲的目的，同時(shí)保證鋁粉層與硅片的附著力，保證鋁背場(chǎng)的鈍化作用。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]—種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，它包括如下重量百分比的組分:
[0008]鋁粉60% — 80%
[0009]玻璃粉0.1% — 6%[0010]有機(jī)載體15% — 35%
[0011]添加劑0.1% — 5%，且各組分的重量百分含量之和小于等于100% ；
[0012]所述添加劑為含金屬源的有機(jī)物，所述含金屬源的有機(jī)物的通式為…!^或者(R)n(M0x)y，其中M代表金屬離子；R代表苯基或者1-6個(gè)碳的烷基；n代表R的個(gè)數(shù)，η為1_5 ;X代表O原子的個(gè)數(shù)，X為3或4，y代表金屬酸根MOx的個(gè)數(shù)，y為1_5。
[0013]所述M優(yōu)選為鈦、鋁、 硼或銦。
[0014]所述含金屬源的有機(jī)物更優(yōu)選選自鈦酸四丁酯、三烷基鋁、三乙基硼和三苯基銦中的一種或幾種。
[0015]所述鋁粉的平均粒徑優(yōu)選為I μ m~10 μ m。
[0016]所述玻璃粉優(yōu)選為鉛系、秘系玻璃中的一種或幾種。
[0017]所述有機(jī)載體優(yōu)選為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹(shù)脂中的一種或多種。
[0018]優(yōu)選方案:所述鋁漿還包括分散劑，所述分散劑在鋁漿中的重量百分比為0.5%—10%,且各組分的重量百分含量之和等于100%。
[0019]所述分散劑優(yōu)選為硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一種或多種。
[0020]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋和說(shuō)明:
[0021]本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于，在鋁漿的制備過(guò)程中添加含金屬源的有機(jī)物的添加齊?，所述添加劑形態(tài)為液態(tài)，該形態(tài)的添加劑可直接添加。在漿料加工或燒結(jié)過(guò)程中揮發(fā)、分解、反應(yīng)可產(chǎn)生了膨脹系數(shù)小于10X10_6K的納米形態(tài)的金屬氧化物、氮化物、碳化物的含金屬源的有機(jī)物，例如氧化鈦、氧化鋁、氮化硅、氧化碲、氧化鋅等。有機(jī)金屬源形成的納米顆粒鑲嵌在鋁粉顆粒之間，熱膨脹系數(shù)與硅接近，在保證背場(chǎng)附著力、背場(chǎng)鈍化同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池背面鋁漿的低翹曲性。
[0022]制備上述鋁漿時(shí)是分別準(zhǔn)備好鋁粉、玻璃粉和添加劑，有機(jī)載體則由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹(shù)脂中的一種或多種物質(zhì)混合后在100-200°C溶解、攪拌均勻制得，然后將各原料組分混合，制得鋁漿。
[0023]使用的有機(jī)載體是由10%乙基纖維素、65%松油醇、5% 二乙二醇丁醚、6%醇酯、12%丁基卡必醇、2%酚醛樹(shù)脂混合，在100-200°C溶解、攪拌均勻制得的有機(jī)載體
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025]本發(fā)明提供了高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，可以綜合利用了常規(guī)降低翹曲的方法，降低了鋁粉層的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)降低了鋁粉顆粒間作用力，進(jìn)而保證背場(chǎng)附著力和背場(chǎng)鈍化效果的前提下，大幅降低硅片翹曲。本發(fā)明鋁漿燒結(jié)于電池背面后，通過(guò)在鋁粉顆粒間鑲嵌低膨脹系數(shù)的金屬氧化物、氮化物、碳化物來(lái)降低燒結(jié)后鋁層的熱膨脹系數(shù)及鋁粉間作用力，達(dá)到大幅降低硅片翹曲的目的，同時(shí)保證鋁粉層與硅片的附著力，保證鋁背場(chǎng)的鈍化作用。本發(fā)明能在不提高電池成本、不改變現(xiàn)有工藝前提下降低鋁漿引起的硅片翹曲。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]制備方法:分別準(zhǔn)備好鋁粉、玻璃粉和添加劑，有機(jī)載體則由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹(shù)脂中的一種或多種物質(zhì)混合后在100-20(TC溶解、攪拌均勻制得，然后將各原料組分混合，制得鋁漿。
[0028]按照上述制備方法，如表1所示，漿料A為對(duì)照組，B為加入一般氧化物粉體作為添加劑的對(duì)比例，漿料Al至A5為本發(fā)明鋁漿的五種具體實(shí)施方法。
[0029]表1鋁漿配比(w%)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，它包括以下重量百分比的組分: 鋁粉 60% — 80% 玻璃粉0.1%—6% 有機(jī)載體15% — 35% 添加劑0.1% — 5%，且各組分的重量百分含量之和小于等于100% ； 所述添加劑為含金屬源的有機(jī)物，所述含金屬源的有機(jī)物的通式為M(R)n或者(R)n(MOx)y，其中M代表金屬離子；R代表苯基或者1-6個(gè)碳的烷基；n代表R的個(gè)數(shù)，η為1_5 ;X代表O原子的個(gè)數(shù)，X為3或4，y代表金屬酸根MOx的個(gè)數(shù)，y為1_5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述M為鈦、招、硼或銦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述含金屬源的有機(jī)物選自鈦酸四丁酯、三烷基鋁、三乙基硼和三苯基銦中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述鋁粉的平均粒徑為I μ m?10 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述玻璃粉為鉛系、秘系玻璃中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述有機(jī)載體為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹(shù)脂中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述鋁漿還包括分散劑，所述分散劑在鋁漿中的重量百分比為0.5%-10%,且各組分的重量百分含量之和等于100%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述分散劑為硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK103745765SQ201310727471
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】趙保星, 易臻希, 謝于柳 申請(qǐng)人:湖南紅太陽(yáng)光電科技有限公司