多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，特征是，包括以下工藝步驟：（1）背面電極的印刷：印刷漿料采用銀漿，印刷壓力為75～80N，印刷速度為250～300mm/秒，回墨速度為700～800mm/秒，烘干溫度為100～150℃；（2）背面鋁背場的印刷：印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為75～80N，印刷速度為250～300mm/秒，回墨速度為700～800mm/秒，烘干溫度為100～180℃；（3）正面石墨烯電極的印刷：印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為50～70N，印刷速度為150～250mm/秒，回墨速度為500～600mm/秒；（4）高溫?zé)Y(jié)：在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5200～5600mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為300～400℃，燒結(jié)區(qū)的溫度為400～800℃。本發(fā)明減少了常規(guī)工藝中正極銀漿材料的使用，降低了晶硅電池片的制造成本。
【專利說明】
多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，尤其是一種太陽能電池制造過程中多晶硅片的石墨烯正面電極的印刷工藝，屬于光伏【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]化石能源(煤、石油、天然氣)是當(dāng)前全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主體。隨著人類的不斷開采，化石能源的枯竭不可避免。此外，化石能源在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體CO2,導(dǎo)致全球氣候變暖，海平面上升等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。大力開發(fā)清潔能源成為今后的人類發(fā)展趨勢。從安全性、實(shí)用性以及使用資源方面考慮，只有太陽能是唯一能夠保證人類能源需求的能量來源。因此，各國政府高度重視光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)和扶持政策。隨著各國的太陽能電池制造業(yè)持續(xù)投入，太陽能電池的品質(zhì)和轉(zhuǎn)化效率得到了大幅的提高，同時(shí)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也得到了有效的降低。常規(guī)工藝的晶硅電池中，其正面電極采用絲網(wǎng)印刷法制備，所用的導(dǎo)電銀漿對電池的性能如接觸電阻、開路電壓Voc、填充因子FF、轉(zhuǎn)化效率Eff等影響很大。然而與國外先進(jìn)銀漿廠家相比，國內(nèi)銀漿生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的銀漿存在燒結(jié)時(shí)燒結(jié)溫度范圍窄、太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率低以及廢品率較高等問題。我國太陽能電池生產(chǎn)廠家大多采用進(jìn)口銀漿，如美國的杜邦、德國的賀利氏以及日本的一些廠家等，因而增加了生產(chǎn)成本，而且由于電池正面印刷的銀漿電極，遮蔽了電池片正面受光面積，從而影響電池片的發(fā)電效率，不利于光伏行業(yè)的長期發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，減少了常規(guī)工藝中正極銀漿材料的使用，大大降低了晶硅電池片的制造成本。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，對表面沉積氮化硅薄膜的硅片進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，特征是，包括以下工藝步驟:
Cl)背面電極的印刷:印刷漿料采用銀漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘干溫度為100?150°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘干溫度為100?180°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為50?70N，印刷速度為150?250mm/秒，回墨速度為500?600mm/秒；
(4)高溫?zé)Y(jié):在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5200?5600mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為300?400°C，燒結(jié)區(qū)的溫度為400?800°C。
[0005]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述鋁漿的固含量為70?80%，細(xì)度< 17.5 μ m，粘度為200 ?400Pa.S。
[0006]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述銀漿的固含量為55?65%、銀含量為50?60%。
[0007]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散于溶劑中，質(zhì)量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm，直徑為100 μ m。
[0008]本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)正面電極采用石墨烯漿料印刷，降低了傳統(tǒng)工藝中正極銀漿的使用，由于石墨烯漿料相對來說價(jià)格較低，故降低了太陽能電池的制造成本；(2)由于單層石墨烯片非常薄，只有一個(gè)碳原子厚，約為0.34nm，其光透過率達(dá)97%以上，幾乎呈透明狀，同時(shí)該材料載流子遷移率非常高，具有較高的導(dǎo)電性能，減少了電池的表面遮擋，提高了電池的發(fā)電效率；(3)本發(fā)明所述的印刷工藝制成的電池片的開路電壓比以前提高了 4mV，電池片的短路電流比以前提高了 0.13A，電池片的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 17.5%，比以前提高了 0.3%。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例中采用的銀漿可以采用市售產(chǎn)品，沒有具體限制，只要對本發(fā)明的發(fā)明目的不產(chǎn)生限制即可；本發(fā)明實(shí)施例中采用的為上海玻納電子材料有限公司生產(chǎn)的銀漿，銀含量為50?60%，固含量為50?55%，粘度為70?130Pa.S。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中采用的鋁漿可以采用市售產(chǎn)品，沒有具體限制，只要對本發(fā)明的發(fā)明目的不產(chǎn)生限制即可；本發(fā)明實(shí)施例中采用的為南通天盛新能源科技有限公司生產(chǎn)的鋁漿，固含量為70?80%，細(xì)度彡17.5um，粘度為200?400 Pa.S。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例中采用的石墨烯漿料可以采用市售產(chǎn)品，沒有具體限制，只要對本發(fā)明的發(fā)明目的不產(chǎn)生限制即可；本發(fā)明實(shí)施例中采用的為第六元素材料科技股份有限公司生產(chǎn)的石墨烯漿料，石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散于溶劑中，質(zhì)量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm,直徑為100 μ m,石墨烯漿料中干料的碳含量為95?97.5%ο
[0013]實(shí)施例一:一種多晶娃電池的石墨烯電極的印刷工藝,將400片表面沉積氮化娃薄膜的硅片進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料采用銀衆(zhòng)，印刷壓力為75N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為700mm/秒，烘干溫度為100°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為75N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為700mm/秒，烘干溫度為100°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為50N，印刷速度為150mm/秒，回墨速度為500mm/秒；印刷后得到的石墨烯層數(shù)為I?5層；
(4)高溫?zé)Y(jié):在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5200mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為300°C，燒結(jié)區(qū)的溫度為400°C。
[0014]將實(shí)施例一生產(chǎn)的電池片進(jìn)行功率測試，其開路電壓623mV，短路電流8.49 A，轉(zhuǎn)換效率17.30%，比傳統(tǒng)工藝效率提升了 0.1%，同時(shí)正面電極漿料成本降低了。
[0015]實(shí)施例二:一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，將400片表面沉積氮化硅薄膜的硅片進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料采用銀衆(zhòng)，印刷壓力為78N，印刷速度為280_/秒，回墨速度為750mm/秒，烘干溫度為130°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為78N，印刷速度為280mm/秒，回墨速度為750mm/秒，烘干溫度為150°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為60N，印刷速度為200mm/秒，回墨速度為550mm/秒；印刷后得到的石墨烯層數(shù)為I?5層；
(4)高溫?zé)Y(jié):在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5400mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為350°C，燒結(jié)區(qū)的溫度為600°C。
[0016]將實(shí)施例二生產(chǎn)的電池片進(jìn)行功率測試，其開路電壓625mV，短路電流8.55A，轉(zhuǎn)換效率17.40%,比傳統(tǒng)工藝效率提升了 0.2%，同時(shí)正面電極漿料成本降低了。
[0017]實(shí)施例三:一種多晶娃電池的石墨烯電極的印刷工藝,將400片表面沉積氮化娃薄膜的硅片進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料采用銀衆(zhòng)，印刷壓力為80N，印刷速度為300mm/秒，回墨速度為800mm/秒，烘干溫度為150°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為80N，印刷速度為300mm/秒，回墨速度為800mm/秒，烘干溫度為180°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為70N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為600mm/秒；印刷后得到的石墨烯層數(shù)為I?5層；
(4)高溫?zé)Y(jié):在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5600mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為400°C，燒結(jié)區(qū)的溫度為800°C。
[0018]將實(shí)施例三生產(chǎn)的電池片進(jìn)行功率測試，其開路電壓627mV，短路電流8.62A，轉(zhuǎn)換效率17.50%,比傳統(tǒng)工藝效率提升了 0.3%，同時(shí)正面電極漿料成本降低了。
[0019]本發(fā)明一方面減少了常規(guī)工藝中正極銀漿材料的使用，大大降低了晶硅電池片的制造成本；另一方面，由于單層石墨烯片非常薄，只有一個(gè)碳原子厚，約為0.34nm，其光透過率達(dá)97%以上，幾乎呈透明狀，同時(shí)該材料載流子遷移率非常高，具有較高的導(dǎo)電性能，減少了電池的表面遮擋，提高了電池的發(fā)電效率。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，對表面沉積氮化硅薄膜的硅片進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，其特征是，包括以下工藝步驟: (1)背面電極的印刷:印刷漿料采用銀漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘干溫度為100?150°C ； (2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料采用鋁漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘干溫度為100?180°C ； (3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料采用石墨烯漿料，印刷壓力為50?70N，印刷速度為150?250mm/秒，回墨速度為500?600mm/秒； (4)高溫?zé)Y(jié):在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，車速為5200?5600mm/分鐘，烘干區(qū)的溫度為300?400°C，燒結(jié)區(qū)的溫度為400?800°C。
2.如權(quán)利要求1所述的多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特征是:所述鋁漿的固含量為70?80%，細(xì)度彡17.5 μ m，粘度為200?400Pa.S。
3.如權(quán)利要求1所述的多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特征是:所述銀漿的固含量為55?65%、銀含量為50?60%。
4.如權(quán)利要求1所述的多晶硅電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特征是:所述石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散于溶劑中，質(zhì)量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm,直徑為100 μ m。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104134709SQ201410399686
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】杜正興, 陳烈軍, 丁志強(qiáng) 申請人:無錫尚品太陽能電力科技有限公司