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铝浆。
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。常规铝浆不能很好的填充在钝化膜开线或者开点处,且在局域接触条件下高温烧结基体硅材料易溶于铝,使得铝和基体材料接触界面形成空洞而断路,导致铝背场的接触电阻增加。改进的技术方案如cn106601330a中公开了一种具有高填充率的perc电池局域背场用铝浆及其制备方法,通过加入纳米铝硼锑合金粉,使玻璃粉具有很好的浸润性,偶联剂的加入能够改善合金粉的表面性能,使其更好的分散于铝浆中。但是,实验发现上述铝浆所形成的铝背场与钝化层的附着力有所增加,但铝浆的填充性能并没有明显改善。
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,提供一种烧结后欧姆接触优良、接触电阻较低的钝化发射极太阳能电池铝浆。
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铝浆,包括有机载体、无机粘结剂、铝粉和润湿剂,有机载体的主要组分为有机溶剂和增稠剂;其特征在于,其中润湿剂为选自三乙醇胺、硅酸化三乙醇胺、月桂基磷酸酯表面活性剂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯中的一种或者两种以上的组合。
润湿剂可以降低铝浆的表面张力,促使铝浆很好的填充在钝化膜的开线或开点处,烧结形成的合金层与硅基底可形成优良的欧姆接触,降低接触电阻。
上述的硅酸化三乙醇胺包含低硅酸化三乙醇胺和高硅酸化三乙醇胺。高硅酸化三乙醇胺对铝粉具有保护作用,使用高硅酸化三乙醇胺的铝浆化学稳定性更好。
上述有机溶剂与现有技术中铝浆的溶剂相同,为选自松油醇、醋酸丁酯、醇酯十二、丙二醇、1-甲基2-丙基-乙酸酯、乙二醇丁醚、甲氧基丙醇、二异丁酮中的至少一种;增稠剂为选自乙基纤维素、羟甲基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、醇酸树脂、松香树脂、酚醛松香树脂中的至少一种。
优选的技术方案为,所述铝浆中还包括流平剂,所述流平剂为选自丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物和有机硅改性聚丙烯酸酯中的至少一种。上述两种丙烯酸酯的加入,可以短时间内消除丝网痕迹,与润湿剂同时使用能有效减少铝背场空洞的数量,接触良好。
优选的技术方案为,按重量份数计铝浆的组分包括:有机载体20~40份、无机粘结剂0.5~2.5份、润湿剂0.5~5份、流平剂1~5份和50~70份铝粉;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%。
为了优化铝膜与硅基底的附着力,优选的技术方案为,无机粘接剂由pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉和bao-v2o5-zno-al2o3-sio2体系玻璃粉组合而成,无机粘接剂粒径为7-11um。
为了进一步优化硅基底的附着力,优选的技术方案为,无机粘结剂中pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉的重量百分比为60~85%。
为了优化湿膜的表面张力梯度,减少湿膜的表面张力差,改善表面流动状态,使涂膜迅速流平,优选的技术方案为,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物中丙烯酸乙酯单体与丙烯酸丁酯的比例为(3~1.5):1,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物的相对分子量为6000~9000。常规的丙烯酸类流平剂的有点在于强的流平性,更具有消泡能力,不影响层间附着力,缺点在于基材润湿性差,不能消除缩孔。上述分子量的丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物与润湿剂存在协同作用,烧结后开槽或开点处的膜体铝粉堆积致密无孔,铝浆其他组分的相容性更好,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物向铝浆涂膜表面迁移速度快。
为了进一步优化流平剂与铝浆其他组分的相容性,优选的技术方案为,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量分布系数d为2.7~2.8。
为了优化湿膜的表面张力梯度,减少湿膜的表面张力差,优选的技术方案还可以为,有机硅改性聚丙烯酸酯中的有机硅改性单体为选自3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
优选的技术方案为,润湿剂由高硅酸化三乙醇胺和单硬脂酸甘油酯组合而成,润湿剂中三乙醇胺的重量百分比为74~85%。
优选的技术方案为,铝粉氧含量在0.4~0.65%。按重量份数计,铝粉的组成为:3~4μm0~10份、5~6μm50~70份、7~8μm1~20份、9~10μm0~10份。
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铝浆通过在铝浆中加入润湿剂,上述的润湿剂为选自三乙醇胺、月桂基磷酸酯表面活性剂、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯中的一种或者两种以上的组合,有助于提高铝浆在钝化膜的开线或开点处的润湿性能和填充速率,减少烧结空洞的形成,提高烧结膜铝背场的致密性,有助于进一步提升光电转换效率。
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。
铝浆的组成:
用于形成太阳能电池铝背场的铝浆组成在多篇专利文件中公开,例如201310626499.2、201310633274.x、201210030268.0中公开的重量百分比或重量份数。
实施例1-4的铝浆组成见下表:
实施例1中无机粘结剂为pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉;其中有机载体中的有机溶剂为松油醇,有机载体中有机溶剂的重量百分比为90%,增稠剂为羟基纤维素,有机载体中增稠剂的重量百分比为10%;润湿剂为三乙醇胺。
实施例2-4的主要区别是各组分的重量份数,其中实施例3设置3a、3b、3c、3d、3e、3f六个关于润湿剂优选的平行对照试验,平行对照试验的区别在于:
3a的组分具体物质与实施例1相同;
3b与3a的区别在于,润湿剂为月桂基磷酸酯表面活性剂;
3c与3a的区别在于,润湿剂为聚山梨酯;
3d与3a的区别在于,润湿剂由三乙醇胺和单硬脂酸甘油酯组合而成,润湿剂中三乙醇胺的重量百分比为50%。
3e与3a的区别在于,润湿剂由高硅酸化三乙醇胺和单硬脂酸甘油酯组合而成,润湿剂中三乙醇胺的重量百分比为74%。
3f与3a的区别在于,润湿剂由高硅酸化三乙醇胺和单硬脂酸甘油酯组合而成,润湿剂中三乙醇胺的重量百分比为85%。
实施例5-7与实施例3a的区别在于向铝浆中加入了流平剂,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物。丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量为5000,丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量分布系数d为3.2,丙烯酸乙酯单体与丙烯酸丁酯的比例为1.25:1;玻璃粉(无机粘结剂)为pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉和bao-v2o5-zno-al2o3-sio2体系玻璃粉组合而成,无机粘接剂粒径为7-11um,两种体系玻璃粉的重量比为1:1。
实施例8与实施例6的区别在于,流平剂采用有机硅改性聚丙烯酸酯。有机硅改性聚丙烯酸酯中的有机硅改性单体为选自3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
实施例9-10与实施例5-7的区别在于:实施例9丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量为6000,丙烯酸乙酯单体与丙烯酸丁酯的比例为1.5:1;实施例10丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量为9000,丙烯酸乙酯单体与丙烯酸丁酯的比例为3:1;丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物分子量分布系数d为2.7~2.8。
实施例1-10的铝粉氧含量均为0.4~0.65%,
实施例11与实施例10的区别在于,铝粉氧含量为0.7%。
实施例12-13与实施例6的区别在于,实施例12无机粘结剂中pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉的重量百分比为60%,实施例13无机粘结剂中pbo-zno-bi2o3-b2o3-sio2-sb2o3体系玻璃粉的重量百分比为85%。
对比例
对比例1与实施例1的组分具体物质相同,区别在于未加入润湿剂。
实施例2与实施例1的区别在于,润湿分散剂采用中国专利201310621192.3中公开的不饱和多元羧酸聚合物。
铝浆性能测试
实施例和对比例的铝浆经过丝网印刷在背表面钝化经过激光局部开孔的晶体硅cn105405488a说明书太阳能电池基片上、烘干、烧结后在电池片背面开孔处形成铝背场。
(1)铝膜表面状况:电镜检查,观察是否有不锈钢网带印痕,铝膜表面状况特别是开槽开点处是否光滑、有无铝珠、铝苞;均无记为ok。
(2)烧结后按照电池厂工艺进行测试分选,每个样品选出3片到组件车间,按照组件封装工艺进行封装,后用裁纸在背板上裁切10mm宽背板条,用0-100n数显拉力机进行剥离试验,测得背场剥离强度(n)。
(3)电性能:电池片的串联电阻用太阳电池片专用光电模拟测试仪器测试,按照iec904-1公开的方法对各电池片进行测试得到。测试条件为标准测试条件(stc):光强:1000w/m2;光谱:am1.5g;温度:25℃。
测试结果见下表:
电镜观察结果:实施例1-13的开槽开点处铝浆烧结后形成的铝膜与硅基底之间仍然存在少量的空洞,但空洞数量明显少于对比例1和对比例2,对比例2由于加入了润湿分散剂,其铝膜附着力和空洞表现略优于实施例1。
上表中的性能测试数据表明,玻璃粉、润湿剂和流平剂的进一步选择均能对背场剥离强度造成一定的改善。铝粉氧含量的进一步优化,对背场剥离强度影响不明显,但与光电转化效率相关。
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。