專利名稱：一種硅太陽能電池用鋁漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，特別涉及一種硅太陽能電池用鋁漿。
背景技術(shù)：
近些年人類的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，太陽能電池因其使用過程污染小、易維護等特點，得到廣泛應(yīng)用，日益成為世界關(guān)注的重點。商業(yè)化的硅太陽能電池，基本上都采用絲網(wǎng)印刷在硅片前后表面覆蓋一定形狀的金屬粉體填充漿料，通過共燒結(jié)工藝形成電極和背電場。所用金屬粉體填充漿料，一般正電極采用銀漿，背電極采用銀鋁漿或銀漿，背電場和背鋁電極采用鋁漿。常規(guī)太陽能電池使用的鋁漿，一般由鋁粉、無機粘結(jié)劑(玻璃粉)、有機粘結(jié)劑、添加劑組成，經(jīng)過絲網(wǎng)印刷(涂布量5. (T7. 0mg/cm2)，在硅片上干燥后形成約30微米厚度的鋁膜，經(jīng)過鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐燒結(jié)，可以形成連續(xù)的鋁燒結(jié)層(鋁背電極)。由于鋁粉在加熱時會發(fā)生氧化，鋁粉表面氧化鋁膜顯著增厚，導(dǎo)致鋁粉燒結(jié)性能變差，難于形成良好的導(dǎo)電連接，鋁背場深度僅為4-6微米且不均勻，電池效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種硅太陽能電池用鋁漿。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種硅太陽能電池用鋁漿，所述鋁漿含有的組分及其重量份為 鋁粉50 75，
有機粘結(jié)劑 20 45，
無機粘結(jié)劑 0. 5 5，
添加劑0.1 5，
抗氧劑0. 2 10，
所述的抗氧劑為無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合物，所述無機抗氧劑和有機抗氧劑的重量比為1:0. 5 5. O。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的抗氧劑為0. 4 6重量份。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的無機抗氧劑選自硅粉、硼粉、硒粉、銻粉、鉍粉、銦粉、硅鋁合金粉中的一種或幾種。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的有機抗氧劑是熱氧化分解溫度為280 550°C的有機物。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的有機抗氧劑選自C4 C25的烷烴或烷烴混合物、C4 C25的脂肪酸或脂肪酸鹽、酚類衍生物中的一種或幾種。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的有機抗氧劑選自(5 (9石油樹脂、液體石蠟、凡士林、200# 310#溶劑油、油酸、硬脂酸、蓖麻油酸、氫化蓖麻油酸、油酸鹽、硬脂酸鹽、蓖麻油酸鹽、氫化蓖麻油酸鹽、苯酚衍生物、對苯二酚及其衍生物中的一種或幾種。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的鋁粉是由平均粒徑0. f I微米、5飛0重量％的鋁粉和平均粒徑I 10微米、5(T95重量％的鋁粉組成。上述硅太陽能電池用鋁漿，所述的鋁粉是由平均粒徑0. f I微米、5飛0重量％的鋁粉和平均粒徑I 5微米、5(T95重量％的鋁粉組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明通過無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合使用，降低了鋁粉在燒結(jié)溫度范圍下的氧化程度；并通過調(diào)整有機抗氧劑和無機抗氧劑之間的用量配比，使得鋁漿中的鋁粉能夠與太陽能電池的硅片形成厚度均勻的硅鋁合金層，形成深且厚度均一的背表面場，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。2.通過采用平均粒徑0. n微米、5 50重量％的鋁粉和平均粒徑I 10微米、5(T95重量％的鋁粉的組合使用，更進一步有效控制了燒結(jié)過程中鋁粉的氧化程度，有效提高了鋁膜與硅基片的密合性，同時，使鋁漿可以在較低的涂布量下(4. 0 4. 9mg/cm2)，鋁膜干厚20 29微米的情況下，仍然能夠保證電池片的長波響應(yīng)和開路電壓，獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率，并可以有效降低電池片的彎曲度。
具體實施例方式太陽能電池的燒結(jié)工藝分為預(yù)燒結(jié)和高溫?zé)Y(jié)兩個階段，預(yù)燒結(jié)階段溫度約為300 550°C，在這個階段，鋁漿中的有機物發(fā)生熱氧化分解，鋁漿中的有機粘結(jié)劑一般使用乙基纖維素樹脂或丙烯酸樹脂，分解溫度較低，其在燒結(jié)開始階段已經(jīng)完全分解揮發(fā)，失去了對鋁粉的保護作用；高溫?zé)Y(jié)階段約為550 850°C，鋁的熔點為660°C，在高溫?zé)Y(jié)階段，鋁粉發(fā)生熔融并與硅基體發(fā)生反應(yīng)，生成硅鋁合金，在之后的冷卻過程中硅鋁合金發(fā)生偏析，形成摻雜有鋁原子的硅層一背表面場(BSF層)。在預(yù)燒結(jié)和高溫?zé)Y(jié)階段，鋁粉都可能與氣氛中的氧作用形成氧化鋁，阻礙鋁粉熔融和硅鋁合金的生成，進而影響背表面場的形成。因此，需要采取一定 的措施來減少和控制鋁粉的過度氧化，其中，添加抗氧劑是一種有效的方法。本發(fā)明中，使用無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合物來作為鋁漿燒結(jié)過程中防止鋁粉過度氧化用的抗氧劑，其中有機抗氧劑能夠有效防止燒結(jié)溫度為550°C及以下時的鋁粉的氧化，無機抗氧劑能夠有效防止燒結(jié)溫度為550 660°C時的鋁粉的氧化，本發(fā)明通過調(diào)整抗氧劑的添加量，控制整個燒結(jié)過程中鋁粉的氧化程度。同時，本發(fā)明通過調(diào)整有機抗氧劑和無機抗氧劑的用量配比，使得鋁漿中的鋁粉能夠與太陽能電池的硅片形成連續(xù)的硅鋁合金層，背表面場深度可達到6 10微米且厚度均一。本發(fā)明中的無機抗氧劑可以選自硅粉、硼粉、硒粉、銻粉、鉍粉、銦粉、硅鋁合金粉中的一種或幾種。適合本發(fā)明的有機抗氧劑為氧化分解溫度為280 550°C的有機物，優(yōu)選C4 C25的烷烴或烷烴混合物、C4 C25的脂肪酸或脂肪酸鹽、酚類衍生物中的一種或幾種，最優(yōu)選C5 C9石油樹脂、苯酚衍生物、對苯二酚衍生物、液體石蠟、凡士林、200# 310#溶劑油、油酸、硬脂酸、蓖麻油酸、氫化蓖麻油酸、油酸鹽、硬脂酸鹽、蓖麻油酸鹽、氫化蓖麻油酸鹽中的一種或幾種。
本發(fā)明中，抗氧劑的添加量控制在0. 2 10重量份,優(yōu)選0. 4 6重量份,若低于
0.2重量份，不能獲得理想的防氧化效果；若高于10重量份，則會影響鋁漿的燒結(jié)特性，出現(xiàn)起泡、發(fā)黃等表觀問題。本發(fā)明中，無機抗氧劑和有機抗氧劑的重量比例控制在1:0. 5 5. 0，以便能夠保證在整個燒結(jié)過程中獲得理想的鋁粉氧化程度，使得鋁漿中的鋁粉能夠與太陽能電池的硅片形成均勻的硅鋁合金層，形成深且厚度均一的背表面場，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。適合本發(fā)明的鋁粉可以選用公知的鋁漿中使用的鋁粉，優(yōu)選采用平均粒徑0. n微米、5 50重量％的鋁粉和平均粒徑I 10微米、5(T95重量％的鋁粉的組合使用，以便更進一步有效控制燒結(jié)過程中鋁粉的氧化程度，增加鋁膜與硅基片的密合性，進而提高硅鋁合金層和鋁背場的均一性，提高硅太陽能電池開路電壓和效率；并且使鋁漿可以在較低的涂布量下(4. 0 4. 9mg/cm2)、招膜干厚20 29微米的情況下,仍然能夠保證電池片的長波響應(yīng)和開路電壓，獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率，并可以有效降低電池片的彎曲度。如果平均粒徑0.1 I微米的鋁粉的用量比例高于50%，則鋁粉的氧化程度不可控；如果平均粒徑
0.1 I微米的鋁粉的用量比例低于5%，則鋁膜與硅基片的密合性會變差。本發(fā)明中的無機粘結(jié)劑可以選用公知的鋁漿中使用的B1-B-Si系玻璃粉、B1-Al-B-Si系玻璃粉、B1-Zn-B-Si系玻璃粉等。本發(fā)明中`的有機粘結(jié)劑可以采用公知的鋁漿用高分子樹脂，如乙基纖維素、醋酸丁酸纖維素、丙烯酸樹脂、環(huán)氧酚醛樹脂、聚乙烯醇等與適合溶解該類樹脂的有機溶劑混合組成。本發(fā)明中的添加劑可以采用含鋁化合物、含鈦化合物、含鋯化合物、含鋅化合物、含硅化合物、含鎂化合物中的一種或幾種，如市售的二氧化硅、氧化鋅、氧化鋯、Y氧化鋁、娃燒偶聯(lián)劑、招酸酷等。下面對本發(fā)明的實施例進行說明。本發(fā)明中，各實施例中的有機粘結(jié)劑可以采用下述方法制備的有機粘結(jié)劑 按重量百分比的乙基纖維素5%，二乙二醇丁醚15%，二乙二醇乙醚10%，乙基卡必醇酯
70%,經(jīng)過攪拌加熱溶解成為透明溶液，冷卻，得到有機粘結(jié)劑。硅太陽能電池用鋁漿的制備
將上述有機粘結(jié)劑、與鋁粉、無機粘結(jié)劑、抗氧劑、添加劑按照表I所示比例混合，用研磨機研磨至細度小于20 ym，用溶劑調(diào)整粘度為2(T30pa. s，得到硅太陽能電池用鋁漿。將上述得到的鋁漿用280目絲網(wǎng)印刷于156mmX 156mm (厚度180±10微米)多晶硅片上，經(jīng)烘干、燒結(jié)后測試其電性能數(shù)據(jù)，列于表2。表2中相關(guān)性能測試方法如下
彎曲度用游標(biāo)卡尺測定。鋁背電極表面狀態(tài)目測；
電池片斷面硅鋁合金層、背表面場深度和厚度均一性通過掃描電鏡觀測。
表I
權(quán)利要求
1.一種硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述鋁漿含有的組分及其重量份為 鋁粉50 75， 有機粘結(jié)劑 20 45， 無機粘結(jié)劑 0. 5 5， 添加劑0.1 5， 抗氧劑0. 2 10， 所述的抗氧劑為無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合物，所述無機抗氧劑和有機抗氧劑的重量比為1:0. 5 5. O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述的抗氧劑為0.4 6重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅太陽能電池鋁漿，其特征在于，所述的無機抗氧劑選自硅粉、硼粉、硒粉、銻粉、鉍粉、銦粉、硅鋁合金粉中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述的有機抗氧劑是熱氧化分解溫度為280 550°C的有機物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述的有機抗氧劑選自C4 C25的烷烴或烷烴混合物、C4 C25的脂肪酸或脂肪酸鹽、酚類衍生物中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述的有機抗氧劑選自C5 C9石油樹脂、液體石蠟、凡士林、200# 310#溶劑油、油酸、硬脂酸、蓖麻油酸、氫化蓖麻油酸、油酸鹽、硬脂酸鹽、蓖麻油酸鹽、氫化蓖麻油酸鹽、苯酚衍生物、對苯二酚及其衍生物中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅太陽能電池用鋁漿，其特征在于，所述的鋁粉是由平均粒徑0. ri微米、5 50重量％的鋁粉和平均粒徑I 10微米、5(T95重量％的鋁粉組成。
全文摘要
一種硅太陽能電池用鋁漿，所述鋁漿含有的組分及其重量份為鋁粉50～75，有機粘結(jié)劑20～45，無機粘結(jié)劑0.5～5，添加劑0.1～5，抗氧劑0.2～10，所述的抗氧劑為無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合物，所述無機抗氧劑和有機抗氧劑的重量比為10.5～5.0。本發(fā)明制得的產(chǎn)品燒結(jié)適應(yīng)性好，形成的鋁電極表面光滑，無鋁皰、起灰問題。特別適合p型硅太陽能電池材料，所形成的背表面場深且均勻，所制電池片彎曲度小、碎片率低、光電轉(zhuǎn)換效率高。
文檔編號H01L31/0224GK103065701SQ20121049816
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者劉子英, 任明淑, 馬亞男, 王小記, 柳青, 徐建偉, 朱博, 蘇騰龍 申請人:樂凱膠片股份有限公司