一種n型太陽能電池金屬化用摻雜漿料的制作方法【
技術領域:
】[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池領域,尤其涉及一種太陽能電池金屬化用摻雜漿料材料?!?br>背景技術:
】[0002]提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率是光伏技術長期追逐的目標。與傳統(tǒng)p型硅電池相比,n型硅電池能提供卓越的電性能如對普通過渡金屬雜質(zhì)不敏感導致更高的載流子擴散長度。此外,由于抑制硼氧復合體形成n型硅電池和組件的初始光誘導衰減幾乎為零。[0003]提高電池轉(zhuǎn)換效率而不增加電池的生產(chǎn)成本,這是發(fā)展高效電池的一個主流方向。采用絲網(wǎng)印刷工藝形成接觸的方式對降低電池制造成本起到了決定性作用。若將P型晶體硅太陽能電池正面金屬化商業(yè)化的Ag漿料嘗試用在n型電池的正面接觸,接觸電阻太大,效率降低。由于A1漿已經(jīng)成功應用于P型晶體硅的背面,鋁是在工業(yè)化厚膜銀漿中對好的硼發(fā)射極接觸形成最必要的組分。當金屬A1粉作為添加劑加入到Ag漿料中作為n型晶體硅太陽電池的金屬化漿料時,隨著鋁添加量的增加,接觸電阻顯著的降低。但同時引起漏電和線電阻的增加(H.Kerpetal."Developmentofscreenprintablecontactsforp+emittersinbifacialsolarcells,'Proceedings21stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,DresdenGermany,2006)。純金屬錯的電阻率為2.65X10_8Qm,純金屬銀的電阻率為1.586X10_8Qm,金屬鋁的電阻率大于金屬銀。而且,由于金屬鋁易氧化,鋁粉表面積大,在鋁粉表面形成一層不導電的氧化鋁層,當采用純的金屬鋁粉作為n型接觸的添加劑時,鋁粉表面氧化鋁層將阻止鋁對p+層擴散和合金化反應。當采用純金屬鋁粉添加量少時,接觸電阻大,F(xiàn)F??;而隨著鋁粉含量增加將使得電極的體電阻增加,從而導致串聯(lián)電阻增加和電池轉(zhuǎn)換效率的降低。因此,在n型晶硅太陽電池用銀鋁漿中金屬鋁是影響轉(zhuǎn)換效率主要因素。[0004]針對n型晶硅太陽電池絲網(wǎng)印刷用銀鋁漿的問題,本發(fā)明提供一種銀硼鋁漿料,通過硼鋁合金粉替代純金屬鋁粉,用于n型晶硅太陽電池的p+接觸。使用該銀鋁漿料采用絲網(wǎng)印刷工藝,經(jīng)過共燒形成低接觸電阻的電極,電池開壓高和漏電流小,轉(zhuǎn)換效率高。該厚膜漿料的組成為導電銀粉、玻璃粉、有機載體相、添加劑為硼鋁合金粉?!?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]根據(jù)本發(fā)明的厚膜漿料由以下組成:導電銀粉、玻璃粉、有機載體相和添加劑摻硼鋁合金粉。添加劑摻鋁合金能提供P+發(fā)射極與銀電極之間高導電通路,降低接觸電阻,同時避免造成發(fā)射極表面缺陷狀態(tài),減少漏電流,開路電壓高。本發(fā)明漿料適應于n型多晶和單晶硅太陽電池絲網(wǎng)印刷電極。[0006]1導電銀粉銀粉在漿料中主要作為導電相材料。導電銀粉也可以包括銀合金粉,如:銀鎳合金、銀鎂合金、銀銅合金粉等。導電銀粉性態(tài)為片狀、球狀、類球狀、團聚體等。導電銀粉大小為0.2---10y。導電銀粉顆粒小于0.2y,銀粉燒結(jié)溫度太低,銀-硅接觸界面導電接觸點少,接觸電阻變大。當銀粉顆粒大于l〇y,銀粉燒結(jié)溫度抬高,銀容易擴散到發(fā)射極,引起漏電增大,并聯(lián)電阻變小。因此,本發(fā)明導電銀粉顆粒大小合適的范圍為0.5-2.5y。導電銀粉在漿料中所占的比例為70-94wt%,合適范圍為75-85wt%。[0007]2添加劑硼鋁合金具有很好電子導電性,在常溫下具有好的化學穩(wěn)定性,不易氧化。作為n型接觸料高溫燒結(jié)時,硼鋁合金對硅表面進行重摻,提高了電極下發(fā)射極上載流子的濃度,實現(xiàn)降低電極與硅界面的接觸電阻。同時,由于降低金屬鋁粉表面氧含量,避免了造成對發(fā)射極表面缺陷,減少漏電流,提高開路電壓。[0008]硼鋁合金中硼含量為l_5wt%。硼鋁合金粉的顆粒大小在0.1-lOy。加入量為0.5-10wt%。假如加入量小于0.5wt%,在界面上不能形成有效和足夠量的重摻和鋁硅合金,接觸電阻增大。而加入量大于l〇wt%時,影響電極體電阻,使得串聯(lián)電阻增大,轉(zhuǎn)換效率降低。硼錯合金粉添加量合適的范圍為l_5wt%。[0009]3玻璃粉玻璃粉在漿料中作為高溫粘結(jié)相,存在于電極與硅基片界面中。同時玻璃在燒結(jié)過程中作為媒介相決定了銀在硅表面的沉積數(shù)量和大小。玻璃性質(zhì)在燒結(jié)過程中直接影響開路電壓大小和填充因子。另外,玻璃在燒結(jié)過程中影響電極的粘結(jié)強度、可焊性和耐焊性。因此,本發(fā)明所涉及的玻璃為Pb0-B203-Si02、Bi203-B203-Si02、Te02-Pb0、V205-Pb0體系玻璃。玻璃的軟化溫度為280-550°C,玻璃粉顆粒大小為0.5-10ii。玻璃粉在漿料中所占比例為0.5-lOwt%。玻璃粉在漿料中比例小于0.5wt%,電極粘結(jié)強度小和高的接觸電阻。當玻璃粉大于10wt%,對于淺發(fā)射極,容易引起過燒把發(fā)射極擊穿,引起漏電增加,接觸電阻增加。因此,對于淺發(fā)射極用導電漿料,玻璃相在滿足電極粘結(jié)強度盡可能少量添加。而由于少的玻璃相引起銀重結(jié)晶量減少,使得界面接觸電阻增大,填充因子下降,本發(fā)明硼鋁合金添加劑對硅表面進行重摻,并低勢壘的鋁硅合金,能補償界面上銀結(jié)晶減少。[0010]4有機載體相有機載體相的功能是把導電相銀粉、玻璃粉、添加劑粉體混合分散成膏狀,形成特殊流變性能的漿料。以便使用絲網(wǎng)印刷將其在硅片上精確地印出設計的電極圖案。有機載體相主要由溶劑、增稠劑、增塑劑、表面活性劑、觸變劑組成。溶劑主要由松節(jié)油、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、檸檬酸三丁酯中的一種或幾種組成,增稠劑主要為乙基纖維素、丁基纖維素,增塑劑主要為鄰苯二甲酸酯,表活性劑主要為羊脂酸、卵磷脂、司班85,觸變劑主要為氫化蓖麻油。[0011]銀楽中有機載體相的含量為5-10%。當有機載體相的含量低于5%時,有機載體相很難將粉體潤濕分散;而當有機載體相含量大于10%時,所印制的電極在燒結(jié)后燒結(jié)密度太小,而導致電池具有大的串聯(lián)電阻。[0012]漿料的制備方法:精確稱量銀粉、硼鋁合金粉、碲酸鹽體系玻璃粉上述三種固體粉體在漿料中總含量88wt%,玻璃粉和有機相含量保持不變,改變硼鋁合金粉和銀粉的比例。將上述三種固體粉體充分混合均勻,將混合粉體置于有機載體相中攪拌預分散,在三輥機中碾壓至刮板細度小于14Mm,得到n型晶硅太陽能電池電極用導電銀鋁漿。[0013]將所制得的導電銀漿絲網(wǎng)印刷于硅片上,在紅外燒結(jié)爐中燒結(jié),制得硅太陽能電池,測試電池的電性能。所用的硅片單晶或多晶材質(zhì),已經(jīng)擴散制好p-n結(jié),方阻為80-85Q/口。[0014]【具體實施方式】實施例[0015]按照表1配方制得楽料,記為PI、P2、P3,分別印制于單晶(156謹X156謹,方阻80Q/□)、多晶(156mmX156mm,方阻85Q/□)兩種規(guī)格的娃片上,經(jīng)燒結(jié)后制得太陽能電池,測試電性能,取平均數(shù)據(jù),結(jié)果列于表3和表4中。[0016]比較例按與實施例相同的工藝制備含固量為88wt%、添加純的金屬鋁粉0、2.5wt、5wt%的導電銀漿記為81、82、83。分別在單晶(156111111\156111111,方阻800/口)、多晶(156111111\156111111,方阻85Q/□)兩種規(guī)格的硅片上印制電極,經(jīng)燒結(jié)形成硅太陽能電池,測試電性能,取平均數(shù)據(jù)。實施例及比較例所制得太陽能電池的電性能以P1漿料電池為基準,比較結(jié)果列于表3和表4。[0017]表1實施例的配方組成表【主權項】1.一種N型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于該摻雜漿料由導電銀粉、添加劑硼鋁合金粉、玻璃粉和有機載體相組成,其中,導電銀粉的含量為70-94wt%,添加劑鋁硅合金粉的含量為〇.5-lOwt%,玻璃粉的含量為0.5-lOwt%,有機載體相5-lOwt%。2.根據(jù)權利要求1所述的η型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于所述的導電銀粉為Ag、Ag-Cu合金、Ag-Ni合金、Ag-Pd合金、Ag-Mg合金中的一種及以上。3.根據(jù)權利要求1和2所述的η型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于所述的導電銀粉的顆粒平均粒徑為0.2-10Mm。4.根據(jù)權利要求1所述的η型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于所述的添加劑鋁硅合金粉中硼的含量為l-5wt%。5.根據(jù)權利要求1和4所述的η型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于所述的鋁硅合金粉的顆粒平均粒徑為〇.1-10Mffl。6.根據(jù)權利要求1所述的η型太陽能電池金屬化用摻雜漿料,其特征在于所述的玻璃粉的顆粒平均粒徑為〇.1-10Mm?!緦@勘景l(fā)明提供一種用于N型太陽能電池金屬化的摻雜漿料,通過摻硼的鋁合金粉替代純金屬鋁粉,用于n型晶硅太陽電池的p+接觸。其特征是該漿料由導電銀粉、玻璃粉、有機載體相和添加劑硼鋁合金粉組成,其中,導電銀粉的含量為70-94wt%,添加劑鋁硅合金粉的含量為0.5-10wt%,玻璃粉的含量為0.5-10wt%,有機載體相5-10wt%。使用該摻雜漿料采用絲網(wǎng)印刷工藝,經(jīng)過共燒形成低接觸電阻的電極,電池開壓高和漏電流小,轉(zhuǎn)換效率高?!綢PC分類】H01L31-0224,H01B1-16,H01B1-22【公開號】CN104835552【申請?zhí)枴緾N201510210448【發(fā)明人】楊云霞,韓向超,袁雙龍,高維川,仝華,袁曉,李紅波【申請人】華東理工大學【公開日】2015年8月12日【申請日】2015年4月28日