一种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种晶体硅太阳能电池用电子浆料，尤其是指一种适合晶体硅局部背钝化太阳能电池使用的铝浆，具体地说是一种无铅、与钝化层之间附着力优异、BSF层形成良好、外观光滑平整的用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]因晶体硅太阳能电池有发电效率高、性能稳定、工业化工艺成熟等特点，目前光伏发电领域中使用晶体硅为基材的占到整个光伏发电领域的95%以上，晶体硅太阳能电池的发电原理是太阳光照射在电池片上光在电池片的界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，激发出电子一空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，在PN结两侧形成的内建电场中相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一定的电压差。晶体硅表面缺陷态的升高导致太阳能电池光生载流子的复合，表面钝化技术通过饱和晶体硅表面处的悬挂键，降低表面活性，从而降低少数载流子的表面复合速率。
[0003]激光开孔局部背接触-钝化发射极太阳能电池是德国Fraunhofer ISE公司研发的一种局部背接触电池技术，它是通过激光器将电池背表面上的钝化层上进行开孔，然后再印刷或者蒸镀一层铝电极层，在开孔的部位铝和晶体硅形成欧姆接触，此方法一方面很好的避免了少数载流子在非开孔背表面的复合，另一方面实现了背表面低串联电阻的欧姆接触，显著的提升了太阳能电池的光电转换效率。
[0004]应用于激光开孔局部背接触-钝化发射极太阳能电池的铝浆，要求在电池焙烧过程中，铝浆不能蚀穿非开孔区域的钝化层，但是铝浆要和钝化层之间形成较强的附着力，防止焙烧后的铝电极层脱落；在开孔区域能够和晶体硅形成较好的BSF层；铝电极层导电效果好，表面没有铝珠、铝苞等缺陷。
[0005]US2011/120535A1和W02013/0366689公开了不具有或者仅具有较差的烧透能力的铝厚膜组合物。其发明涉及了激光开孔局部背接触-钝化发射极太阳能电池用铝浆的制备方法，浆料的组成成分有球形铝粉、有机中间体和一种或者多种玻璃料。该玻璃料主要选自含铅玻璃料，其中铅含量的重量百分比为53-57%，重量比为25-29%的二氧化硅，重量比为2-6%的氧化铝以及重量比为6-9%的三氧化二硼，这些铝厚膜组合物能够用于形成激光开孔局部背接触-钝化发射极太阳能电池的背面电极。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种无铅、与钝化层之间附着力优异、BSF层形成良好、外观光滑平整的用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆及其制备方法和应用；该铝浆浆料经过丝网印刷在背表面钝化经过激光局部开孔的晶体硅太阳能电池基片上、烘干、烧结后在电池片背面开孔处形成铝背场，在非开孔处与钝化层有较强附着力，铝膜表面没有铝珠、铝苞，不掉粉或者脱落，电性能优异。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆，其特征在于:所述铝浆的组份及重量百分含量为:50.00%-75.00%的微米级铝粉、0.50%-2.00%的玻璃粉、15.00%-30.00%的有机中间体、0.02-1.00%的无机添加剂和1.00-2.50%的有机添加剂；且上述铝浆的组份重量百分含量之和为100%。
[0008]所述的玻璃粉是无铅玻璃粉。
[0009]所述的玻璃粉为铋-硼-硅-锌硅酸盐体系的玻璃粉，该玻璃粉的组份及重量百分含量为:60.00%-75.00%的三氧化二铋、8.00%-20.00%的三氧化二硼、0.05%-1.50%的三氧化二锑、1.00%-8.00%的二氧化硅、7.00%-15.00%的氧化锌和0.50%-7.00%的氧化铝；上述玻璃粉的组份重量百分含量之和为100%。
[0010]所述玻璃粉的制备方法为:将玻璃粉的各组份精确称量配料且使得该玻璃粉的各组份重量百分含量之和为100%，各组份分别经过110°C -120°c烘干后均匀混合，混合后在1000°C -1200°c高温下熔炼0.5h-l.5h，接着熔炼物在电子级纯水中水淬得到玻璃渣；将玻璃渣球磨至粒度为2 μ m-5 μ m的玻璃粉，最后烘干得到无铅玻璃粉。
[0011]所述的有机中间体是由树脂溶解在溶剂中形成的一种粘稠液体，所述的树脂为酚醛树脂、低级醇的聚丙烯树脂、乙基纤维素中的至少一种；所述的溶剂为丁基卡比醇醋酸酯、松油醇、松节油、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇丁基醚、正丁醇、乙二醇苯醚中至少一种。
[0012]所述有机中间体的组份及重量百分含量为:4.00%-6.00%的乙基纤维素、
2.00%-5.00%的酚醛树脂、35.00%-65.00%的松油醇、20.00%-35.00%的丁基卡比醇醋酸酯、
2.50%-6.50%的邻苯二甲酸二丁酯、4.00%-9.50%的正丁醇和3.00%-10.00%的乙二醇苯醚，且上述有机中间体的组份重量百分含量之和为100% ;将上述原料精确称量配料后投入反应釜中，控制反应温度在60°C _80°C，溶解2h-3h后即可得到均一透明的有机中间体。
[0013]所述的微米级铝粉为气相雾化法制得的球形铝粉。
[0014]所述的微米级铝粉的粒径包括2 μ m-3 μ m和5 μ m-6 μ m两个等级，且两个等级粒径的重量百分含量为:10.00%-40.00%的粒径为2 μ m-3 μ m的微米级铝粉、60.00%-90.00%的粒径为5 μ m-6 μ m的微米级招粉。
[0015]所述的无机添加剂为微米级硅粉、微米级硼粉、气相二氧化硅中的至少一种。
[0016]所述的有机添加剂是表面活性剂，表面活性剂为卵磷脂、司班85、蓖麻油中的至少一种。
[0017]—种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆的制备方法，其特征在于:所述制备方法的步骤为:在浆料桶中依次加入配方量的有机中间体、有机添加剂、无机添加剂和玻璃粉进行初步预混合，然后加入配方量的微米级铝粉后采用双行星搅拌至物料呈浆糊状，接着用三辊机研磨至浆料的细度为12 μπι-17.5 μ m，最后用280目不锈钢筛网过滤后即可得所需的铝浆。
[0018]—种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆的应用，其特征在于:用激光将单晶硅片上的Si02/SiNx背面介电膜开出多个圆孔，再把铝浆浆料用325目丝网印刷于该单晶硅片上，然后干燥、烧结即可。
[0019]本发明相比现有技术有如下优点:
本发明提供的铝浆浆料经过丝网印刷在背表面钝化经过激光局部开孔的晶体硅太阳能电池基片上、烘干、烧结后在电池片背面开孔处形成铝背场，在非开孔处与钝化层有较强附着力，铝膜表面没有铝珠、铝苞，不掉粉或者脱落，电性能优异。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0021]—种用于激光开孔局部背接触-钝化发射极晶体硅太阳能电池的铝浆，上述铝浆的组份及重量百分含量为:50.00%-75.00%的微米级铝粉、0.50%-2.00%的玻璃粉、15.00%-30.00%的有机中间体、0.02-1.00%的无机添加剂和1.00-2.50%的有机添加剂；且上述铝浆的组份重量百分含量之和为100%。
[0022]在上述组份中，微米级铝粉为气相雾化法制得的球形铝粉，微米级铝粉的粒径包括2 μ m-3 μπι和5 μπι-6 μ m两个等级，且两个等级粒径的重量百分含量为:10.00%-40.00%的粒径