一種晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池領域，尤其涉及一種晶體硅太陽能電池鋁背場導電 漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 當前關于太陽能電池的研究非?；钴S，太陽能電池有望成為未來電力供應的主要 支柱，晶體硅太陽能電池是光伏市場上的主導產(chǎn)品，而導電漿料是制作晶體硅太陽能電池 的主要輔助材料。這類漿料主要由導電金屬粉、無機玻璃粉、有機載體等混合軋制而成。金 屬粉作為導電相，它燒結(jié)后與基體硅層形成金屬-硅合金，降低電極與硅界面的肖特基勢 壘；玻璃粉的主要作用是使固化膜層與基體硅牢固結(jié)合起來；有機載體控制漿料的流變特 性，調(diào)節(jié)漿料的施工性能。
[0003] 鋁背場導電漿料為該類漿料的一種，它印刷在電池的整個背光面上，并形成PP+ 結(jié)，為電池提供部分的開路電壓（Voc)。因此，鋁導電漿料的性能好壞對電池的電性能和外 觀的優(yōu)劣都有著重要的影響。目前對鋁導電漿料的研究，一方面通過改進漿料配方提高電 池的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面是提升漿料的其他性能，如改善外觀、提高鋁膜表面光滑度、 降低其對電池的翹曲度的影響等。
[0004] 通過改變鋁導電漿料的組成配方，提高晶體硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，這方面 的研究很多。關于如何降低鋁漿對電池片翹曲度的影響的研究也有不少，但專門針對如何 改善鋁漿燒結(jié)后的鋁膜的外觀的研究不多。
[0005][0006] 該漿料雖然可以抑制燒結(jié)后的電池片彎曲，但是其光電轉(zhuǎn)換效率低、鋁背場的表 面粗糙，有龜裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的太陽能電池鋁背場導電漿料在燒結(jié)后存在表面粗糙、有龜裂 紋的技術問題，提供一種表面光滑、沒有龜裂紋的太陽能電池鋁背場導電漿料及其制備方 法。
[0008] 本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，所述導電漿料包括鋁粉、 無機玻璃粉、有機載體及防龜裂紋添加劑；所述防龜裂紋添加劑為氧化硼粉和/或無定形 硼粉。
[0009] 本發(fā)明還提供了該晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料的制備方法，將無機玻璃粉 和防龜裂紋添加劑分散于有機載體中，然后加入鋁粉，研磨即得到晶體硅太陽能電池鋁背 場導電楽料。
[0010] 本發(fā)明的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料中，添加了一定量的防龜裂紋添加劑 氧化硼粉和/或無定形態(tài)硼粉。采用本發(fā)明的鋁背場導電漿料絲網(wǎng)印刷在晶體硅太陽電池 的背光面上，過隧道爐燒結(jié)后的鋁膜表面無龜裂紋，表面美觀、光滑，無鋁皰鋁珠現(xiàn)象，電池 片翹曲度、與硅襯底的附著力、光電轉(zhuǎn)換效率等性能均符合行業(yè)要求。
【具體實施方式】
[0011] 為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，所述導電漿料包括鋁粉、 無機玻璃粉、有機載體、防龜裂紋添加劑；所述防龜裂紋添加劑為氧化硼粉和/或無定形硼 粉。
[0013] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)公開號為CN103123812A的專利中，雖然因鋁漿加入較多的 硼粉，可抑制燒結(jié)后電池片的彎曲，但是，硼粉比鋁粉的導電性能差很多，而且，在目前常規(guī) 的燒結(jié)溫度下，硼與硅不容易形成合金，因此采用該漿料制備的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效 率有可能有較大程度的下降，并且，采用該漿料制備的太陽能電池的鋁背場表面仍存在表 面粗糙，有龜裂紋，若粗糙嚴重，則對后續(xù)制備電池組件產(chǎn)生不利的影響。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗得出，鋁導電漿料的導電金屬鋁粉，其表面覆蓋 一定厚度(一般在10-20nm)的氧化鋁，在鋁漿料過燒結(jié)爐燒結(jié)時，當溫度高于導電漿料中玻 璃粉的熔融溫度時，鋁粉表面的氧化鋁與玻璃粉發(fā)生融蝕作用，從而導致該氧化鋁膜破裂， 其中新鮮的鋁單質(zhì)體被剝離出來，與硅襯底接觸的那部分鋁與硅形成硅鋁合金層，該硅鋁 合金層形成PP+結(jié)。鋁單質(zhì)之間相互接合形成背場的主體層，鋁粉與鋁粉之間融合處可發(fā) 生結(jié)晶，如果玻璃粉的流動性很弱，所采用鋁粉的比表面積大，吸油量大，則玻璃粉的熔融 液可能不能充分填充鋁粉之間的晶界，從而在晶界處呈現(xiàn)出龜裂紋。
[0015] 本發(fā)明晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料采用防龜裂紋添加劑，防龜裂紋添加劑 為氧化硼或者可以在300-600°C下被空氣氧化形成氧化硼的無定形硼粉，氧化硼的熔點在 一般在450°C以下，而本發(fā)明鋁漿所采用的玻璃粉的軟化溫度Tf為500-700°C，高于氧化硼 (不論是添加的氧化硼還是由無定型硼粉氧化生成的氧化硼）的熔融溫度，因此在玻璃粉凝 固以后，氧化硼仍可以流動，并填充入鋁粉之間的晶界處，從而消除晶界處呈現(xiàn)的龜裂紋。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，優(yōu)選地，以所述導電漿 料的總重量為基準，所述鋁粉的含量為70-80wt%，所述無機玻璃粉的含量為0. 5-5.Owt%， 所述有機載體的含量為18_29wt%，所述防龜裂紋添加劑的含量為0. 010-0.lOOwt%。因鋁 粉之間的晶界極其微小，因此本發(fā)明漿料中的氧化硼粉或者無定形硼粉的添加量不需要很 高，添加量太大，則可能造成燒結(jié)后鋁粉球體之間，其形成的導電通道的電阻加大。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，為了更好的控制防龜裂 紋添加劑的熔點，優(yōu)選地，所述氧化硼粉的中粒徑D5(l為：1. 0微米<D5(I ￡10微米。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，為了更好的控制防龜裂 紋添加劑的熔點，且更容易氧化，所述無定形硼粉的中粒徑D5(l為：0. 10微米<D5(I￡2.0微米。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，因防龜裂紋添加劑的添 加量很微小，所以無論是采用的氧化硼粉或者無定形態(tài)硼粉，其純度都不需要很高，考慮材 料成本，優(yōu)選地，所述氧化硼粉或無定形硼粉的純度為3 95.Owt%。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，優(yōu)選地，所述無機玻璃 粉的軟化溫度Tf為500-700°C。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，所述無機玻璃粉可為 Bi-B-Sb-Si-Ba或Zn-B-Sb-Si-Ba玻璃粉，并可添加CaO、MgO或A1203等。制作無機玻璃粉 的氧化物可以為晶態(tài)或者非晶態(tài)，其粒徑范圍也較寬，如中粒徑D5(l -般處在0. 5-20iim均 可。優(yōu)選地，所述無機玻璃粉的組成為Bi203或Zn030-50重量份，B203 10-30重量份，Sb203 10-20 重量份，Sb205 1. 0-5. 0 重量份，Si02 5 . 0-10 重量份，BaO5. 0-10 重量份，CaO0-5. 0 重量份，MgO0-5. 0重量份，A1203 0-5. 0重量份，總量為100質(zhì)量份。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所提供的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料，優(yōu)選地，所述有機載體 中含有增稠劑、潤滑劑、觸變劑以及有機溶劑；以有機載體總量為基準，所述增稠劑的含量 為4.O-lOwt%，所述潤滑劑的含量為0. 5-5.Owt%，所述觸變劑的含量為0. 2-2. 0wt%，所述 有機溶劑的含量為85-95wt%。
[0023] 本發(fā)明中，所述增稠劑沒有特別的限制，可以為本領域常用的各種增稠劑，如可以 為乙基纖維素、改性酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂的至少一種；所述潤滑劑為十六醇或十八醇；所 述觸變劑為改性氫化蓖麻油或聚酰胺蠟粉；所述有機溶劑為松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、丁 基卡必醇、松節(jié)油、乙二醇丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯，二 乙二醇單丁醚乙酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯中的至少兩種。
[0024] 本發(fā)明中，所述有機載體中各組分的含量在本領域的常用范圍內(nèi)即可，本發(fā)明沒 有特殊規(guī)定。例如，以有機載體的總質(zhì)量為基準，其中增稠劑的含量為4-lOwt%，潤滑劑含量 為0. 2-5.Owt%、觸變劑的含量為0. 2-5.Owt%，有機溶劑的含量為85-95wt%。作為本發(fā)明的 一種優(yōu)選實施方式，所述有機溶劑為松油醇、乙二醇乙醚醋酸酯和丁基卡必醇的混合物。更 優(yōu)選情況下，以100重量份的有機溶劑為基準，其中松油醇的含量為55-65重量份，乙二醇 乙醚醋酸酯的含量為15-25重量份，丁基卡必醇的含量為15-25重量份。
[0025] 所述的有機載體制備方法是將增稠劑、潤滑劑和觸變劑溶解在上述有機溶劑所組 成的混合溶劑中，在50_70°C下使其充分溶解并攪拌均勻，即得有機載體。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的晶體硅太陽能電池鋁背場導電漿料的制備方 法，將無機玻璃粉和防龜裂紋添加劑分散于有機載體中，然后加入鋁粉，研磨即得到體硅太 陽能電池鋁背場導電漿料。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，優(yōu)選地，所述導電漿料的細度￡20mm，所述導電漿 料的黏度為3000(T35000mPa*s。所述研磨為用棍研磨機進行研磨，所述研磨的次數(shù)沒有特 別的限制，只要能使鋁導電漿料的細度< 20i!m即可，為了節(jié)約工序，本發(fā)明所述的研磨次 數(shù)為5-10次。
[0028] 本發(fā)明所述的晶體硅太陽能電池背場鋁導電漿料，其印刷與燒結(jié)工藝是：采用 180-280目的絲網(wǎng)印刷在單晶或多晶硅太陽能電池的背光面上，烘干溫度為200-400°C， 烘干10-60秒，再入隧道爐燒結(jié)，預熱溫度為200-400°C，時間為30-60秒，峰值溫度為 940-960°C，時間為 0? 5-1. 5 秒。
[0029] 采用本發(fā)明的鋁背場導電漿料絲網(wǎng)印刷在晶體硅太陽電池的背光面上，過隧道爐 燒結(jié)后的鋁膜表面無龜裂紋，表面美觀、光滑，無鋁皰鋁珠現(xiàn)象，電池片翹曲度、與硅襯底的 附著力、光電轉(zhuǎn)換效率等性能均符合行業(yè)要求。
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。
[0031] 實施例1 1、制備無機玻璃粉 按質(zhì)量份稱取 36 份Bi203, 24 份B203, 9 份Si02，10 份BaO, 16 份Sb203, 2 份Sb205, 1 份CaO, 1份MgO，1份A1203。采用球磨混合的方法，球磨0. 5h，將各氧化物粉末混合均勻，轉(zhuǎn)入 剛玉坩堝中，并置于硅碳棒爐中。將硅碳棒爐內(nèi)升溫至550°C，保溫0. 5h，再升溫至1