本发明涉及电子浆料技术领域,具体涉及一种钝化发射极太阳能电池正面银浆。
背景技术:
perc太阳能电池即钝化发射极背面接触电池,其电池的特点是:(1)电池的正反两面都沉积钝化膜,钝化膜具有减反射和增加红光相应双重功能,而且降低载流子在背面的符合;(2)通过激光技术在背面介质层上开槽,露出线状或者点状的硅衬底,背场的铝浆则直接覆盖在背面钝化膜上与硅基体形成局部接触。根据perc电池的结构特点,电池需要双面钝化和背面局部接触,从而大幅降低表面复合,提高电池转化效率。
行业实践表明,常规电池用的正面银浆虽然能满足perc电池的基本使用效果,但由于烧结窗口整体偏向高温,低温烧结窗口不够宽,对钝化层会带来损伤,细栅线高宽比表现欠佳,从而限制了perc电池效率潜力的发挥。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种低温烧结特性良好、能提供更好的细栅线高宽比的钝化发射极太阳能电池正面银浆。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:一种钝化发射极太阳能电池正面银浆,其特征在于,正面银浆的主要组分为有机载体、无机粘结剂、银粉和烧结促进剂;其中有机载体包含有机溶剂、增稠剂和其他助剂,烧结促进剂为六氟锑酸钠,无机粘结剂中包含氧化钙。
氧化钙可抑制烧结促进剂中的钠离子迁移,提高玻璃的化学稳定性,添加烧结促进剂六氟锑酸钠可降低银浆烧结的峰值温度,使浆料的高温烧结窗口显著变宽,具有更好的低温烧结特性。
有机溶剂与传统的银浆有机溶剂相近似,无特别限制,为选自松油醇、多元醇酯、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。
进一步优选的技术方案为,正面银浆的主要组分及重量百分比分别为:有机载体10~25%、无机粘结剂2~8%、烧结促进剂0.1~3%、银粉70~85%;有机载体中有机溶剂的重量百分比为60~90%,有机载体中增稠剂的重量百分比为2~20%。
优选的技术方案为,无机粘结剂包含pbo、bi2o3、b2o3、sio2、al2o3、zno和cao。
进一步优选的技术方案为,按无机粘结剂重量100%计,其物质组成为:pbo0.5~5%、bi2o355~80%、b2o35~20%、sio25~14%、al2o33~8%、zno1~6%、cao4~10%。无机粘结剂的组合具有较低的玻璃的软化点,在420~500℃温度区间内流动性好,电池片烧结处理时,上述无机混合添加剂对电池正面的氮化硅减反射膜有很好的腐蚀作用,有利于银-硅形成良好的欧姆接触,
为了改善银浆的细线印刷性能,达到更好的高宽比,优选的技术方案为,所述其他助剂包含表面活性剂和流变剂,所述表面活性剂为脂肪酸酰胺,所述流变剂为选自改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡和聚脲型流变助剂。
优选的技术方案为,聚脲型流变助剂为超支化结构聚脲,相对分子量为3200~3600。一般线型结构的流变助剂的流变性和回复性能优于超支化结构,但是将超支化结构作为流变助剂用于银浆中,可以增稠剂形成复杂的网络结构,银浆分散体系稳定,所得电极膜致密,厚度均匀,表面光滑,与硅片形成良好的欧姆接触。
现有技术中常用的增稠剂可选范围包括乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂、松香树脂、酚醛松香树脂,为了进一步优化银浆的细线印刷性能,减少银浆烘干过程中的细线流挂现象,优选的技术方案为,所述增稠剂为选自纤维素型增稠剂。纤维素型增稠剂的可选范围包括乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素。增稠剂和超支化结构聚脲流变剂同时使用,可以达到协同效果,同时减小银浆中上述两种物质的添加量。
为了优化正面电极的导电性能,优选的技术方案为,银粉为类球形银粉,银粉的比表面积1~2m2/g;振实密度2.5~3.5g/cm3。具体的,银粉选择型号为片状银粉的组合。
优选的技术方案为,钝化发射极太阳能电池正面银浆中还包括选自碲化铋、碲化砷和碲化锑中的至少一种合金粉末,银浆中合金粉末的重量百分比为至少一种合金粉末,银浆中合金粉末的重量百分比为0.01~0.15%。合金粉末具有较低的熔点,在烧结温度下合金粉末熔化填充在银粉间隙中。具有热电效应的合金粉末有助于较低温条件下烧穿sinx减发射层,形成ag-si欧姆接触,提升开路电压。
优选的技术方案为,银粉的粒径为0.2~1.7μm,合金粉末的粒径为0.8~2μm。合金粉末在银正极和栅线中分布均匀,上述银粉粒径分布的银浆所得背电极的致密度高,减少电流传输的阻力。
本发明的优点和有益效果在于:
本发明钝化发射极太阳能电池正面银浆通过加入烧结促进剂,降低并拓宽烧结窗口,在较低的烧结温度下依然有好的接触表现,具有更好的低温烧结特性。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
正面银浆的组成:
perc电池正面银浆的组成可参照传统的正面银浆的组成,例如中国专利cn103000255a中公开的。
实施例1-4的正面银浆组成见下表:
实施例1中无机粘结剂为cn103000255a中实施例4所公开的无机粘结剂(pbo78%、sio210%、al2o32%、mgo1%、zno9%);其中有机载体中的有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯,有机载体中有机溶剂的重量百分比为85%,实施例1中不包含表面活性剂和流变剂。实施例1银粉的比表面积为1~2m2/g;振实密度2.5~3.5g/cm3。银粉选用常规粒径0.2~1.7μm;增稠剂为醇酸树脂,烧结促进剂为六氟锑酸钠。
实施例2-5无机粘结剂为pbo5%、bi2o350%、b2o320%、sio214%、al2o33%、zno1%、cao7%。
实施例6组分同实施例5,区别仅在于无机粘结剂的组成为:pbo0.5%、bi2o380%、b2o35%、sio25%、al2o33%、zno2%、cao4.5%;
实施例7组分同实施例5,区别仅在于无机粘结剂的组成为:pbo2%、bi2o355%、b2o310%、sio214%、al2o35%、zno6%、cao8%。
调整无机粘结剂的组分重量百分比,烧结峰值温度相应变化。
实施例8与实施例7相比,区别在于加入了表面活性剂为脂肪酸酰胺,流变剂为选自改性氢化蓖麻油。脂肪酸酰胺占正银浆料重量的0.5%,改性氢化蓖麻油占正银浆料重量的3%,减少有机溶剂的用量。
实施例9与实施例8的区别在于:流变剂为线性结构聚脲(常用于涂料中),聚脲的相对分子量为2700。
实施例10-12与实施例9的区别在于:流变剂为超支化结构聚脲,聚脲的相对分子量为3200、3600和3400。
实施例13与实施例12的区别在于,增稠剂为纤维素型增稠剂的硝基纤维素。
实施例14与实施例13的区别在于,钝化发射极太阳能电池正面银浆中还包括碲化铋合金粉末,银浆中合金粉末的重量百分比为0.01%,碲化铋合金粉末的粒径为0.05~0.15μm,减少有机载体的用量。
实施例15与实施例14的区别在于,钝化发射极太阳能电池正面银浆中还包括碲化砷和碲化锑以重量比1:1的组合,银浆中合金粉末的重量百分比为0.15%。
实施例16与实施例14的区别在于,钝化发射极太阳能电池正面银浆中还包括碲化砷和碲化锑以重量比1:1的组合,银浆中合金粉末的重量百分比为0.3%。
对比例
对比例1采用与实施例1相同组分的无机粘结剂,不加入烧结促进剂六氟锑酸钠。
对比例2采用与实施例2相同的无机粘结剂;
银浆性能测试
制备好的浆料通过丝网印刷工艺印刷在单晶硅perc电池背面,再按传统工艺印刷perc正银浆料、正银浆;通过烘干,烧结后制得perc太阳能电池样品,对实施例和对比例所得perc太阳能电池样品进行电性能测试和拉力测试。(eff为转换效率,uoc为开路电压,rs为串联电阻)
测试结果见下表:
基于一定的银浆组分,对表面活性剂、合金粉末和增稠剂进一步选择,银浆及烧结后的背银电极性能变化趋势同实施例。
对比例实施例8-13相同涂布条件下(细栅线宽度为40μm),实际栅线宽约为41~43μm,所得细栅线呈驼峰状,高宽比分别为0.31、0.32、0.35、0.36、0.35、0.39,对比例1和2所得实际线宽栅约为47~49,高宽比均为0.2左右。
上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。