一種高性能n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種正面電極用銀侶漿材料。【
背景技術(shù)：
】[0002]提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽(yáng)能光伏一直追逐的目標(biāo)。由于鐵等常見金屬雜質(zhì)對(duì)電子的俘獲截面比對(duì)空穴的俘獲截面大，所W在低注入情況下，n型娃比P型娃具有更高的少子壽命。在太陽(yáng)能級(jí)娃材料中，n型Cz娃有效少子壽命在1msW上，即使n型多晶娃的少子壽命也能夠達(dá)到100帖，遠(yuǎn)高于P型晶體娃。因此相對(duì)于P型娃，n型晶體娃更具備條件提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率，特別是高效太陽(yáng)能電池，如IBC、HIT、雙面電池等，對(duì)少子壽命要求較高，只有n型晶體娃才能滿足要求。另外，近年來(lái)電池組件的衰減越來(lái)越引起人們的重視，特別是在風(fēng)沙、鹽堿、潮濕環(huán)境中P型晶體娃電池光致衰減效應(yīng)尤為嚴(yán)重。早在1973年，比Fischer和W.Pschunder(Fischer,比andW.Pschunder.Investigationofphotonandthermalinducedchangesinsiliconsolarcells.In10化IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference.1973.PaloAlto,CA,USA.)就發(fā)現(xiàn)剛制作好的棚滲雜p型Cz單晶太陽(yáng)電池在光照下會(huì)出現(xiàn)明顯的衰減。1997年，J.Schmi化等（Schmi化，J.，A.G.Aberle,andR.Hezel.InvestigationofcarrierlifetimeinstabilitiesinCz-grownsilicon.In26thIE邸PVSC.1997.NewYork,USA.)人證實(shí)棚滲雜Cz娃出現(xiàn)的光致衰減現(xiàn)象是由于棚氧對(duì)所引起，由于磯滲雜n型Cz娃中棚含量極低，棚氧對(duì)所引起的光致衰減并不明顯。因此，從進(jìn)一步提高電池轉(zhuǎn)換效率和抗誘導(dǎo)衰減方面考慮，n型晶體娃電池將是W后研究和市場(chǎng)化的主要方向。[0003]持續(xù)降低成本和不斷提高轉(zhuǎn)換效率是太陽(yáng)能光伏能被廣泛利用的必然要求。絲網(wǎng)印刷是目前商業(yè)化娃基太陽(yáng)能電池最重要的金屬化工藝，同時(shí)也是成本最低的金屬化方式。但是若將目前商業(yè)化的P型銀漿直接用在n型電池上，接觸電阻太大，大大降低效率?？紤]到侶漿成功用在P型娃背面，因此認(rèn)為侶對(duì)銀漿與P+發(fā)射極形成良好歐姆接觸起到關(guān)鍵作用。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)侶做為添加劑加入到銀漿中，隨著侶含量的增加接觸電阻明顯下降，但是同時(shí)也引起漏電和體電阻的顯著增加（比Ke巧etal."Developmentofscreenprintablecontactsforp+emittersinbifacialsolarcells"Proceedings21stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,DresdenGermany,2006)。純金屬侶的電阻率為2.65X1(T8Qm，純金屬銀的電阻率為1.586X1(T8Qm，因此，隨著侶含量增加，體電阻也會(huì)增大。而且由于單質(zhì)侶極易氧化，在超細(xì)侶粉表面形成一層絕緣的氧化侶保護(hù)層，阻止了侶對(duì)P+層的進(jìn)一步擴(kuò)散和合金化進(jìn)程。[0004]為了解決n型晶娃太陽(yáng)電池絲網(wǎng)印刷銀侶漿中單質(zhì)金屬侶粉作為添加劑，侶粉易氧化阻止侶對(duì)P+發(fā)射極層進(jìn)一步擴(kuò)散和合金化問題，本發(fā)明提供一種N型太陽(yáng)電池正面電極用銀侶漿，通過侶娃合金粉替代純金屬侶粉，用于n型晶娃太陽(yáng)電池的P+接觸。將本發(fā)明提供銀侶漿絲網(wǎng)印刷在n型晶體娃電池上，經(jīng)過紅外燒結(jié)爐在適當(dāng)溫度下燒結(jié)，電池接觸電阻低、開壓高、漏電小、轉(zhuǎn)換效率高。該厚膜漿料的組成為導(dǎo)電銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體相、添加劑為侶娃合金粉?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]N型太陽(yáng)電池正面電極用銀侶漿組成包括；導(dǎo)電銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體相和添加劑滲侶娃合金粉。添加劑侶娃合金粉通過擴(kuò)散在P+發(fā)射極形成重滲，使銀娃發(fā)射極形成高導(dǎo)電通路，降低接觸電阻。同時(shí)侶娃合金中娃的存在避免了高溫下銀娃發(fā)射極界面處由于侶娃互擴(kuò)使P+發(fā)射極中的娃擴(kuò)散到電極中，因此可W避免造成發(fā)射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓。本發(fā)明的漿料適用于n型多晶和單晶娃太陽(yáng)電池絲網(wǎng)印刷電極。[0006]1導(dǎo)電銀粉銀粉是銀漿料中的導(dǎo)電相。導(dǎo)電銀粉可W是單質(zhì)銀也可W是銀合金，包括Ag-化、Ag-Ni、Ag-PtAg-Mg合金等。導(dǎo)電銀粉可W是球狀、片狀、類球狀、塊狀、樹枝狀等。導(dǎo)電銀粉的直徑大小為0.2--10化。若銀粉顆粒小于0.2化，銀粉表面能大，燒結(jié)溫度低，銀-娃界面處接觸點(diǎn)少，接觸電阻大。若銀粉顆粒大于10化，燒結(jié)溫度高，銀容易擴(kuò)散到娃發(fā)射極內(nèi)部，形成復(fù)合中屯、，引起漏電，甚至?xí)舸┌l(fā)射極，造成電池失效。本發(fā)明導(dǎo)電銀粉顆粒的合適大小是1-5化，導(dǎo)電銀粉在銀漿中的比例是75-95wt%，合適的比例是8〇-90wt%。[0007]2添加劑侶娃合金在常溫下具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化。侶娃合金在娃含量12.2%(摩爾含量）時(shí)共晶點(diǎn)溫度為577C，作為n型接觸料高溫?zé)Y(jié)時(shí)，侶娃合金烙化，使侶娃合金更容易流動(dòng)到銀娃接觸界面，便于侶擴(kuò)散到P+發(fā)射極內(nèi)，提高了電極下發(fā)射極載流子的濃度，降低銀-娃界面的接觸電阻，同時(shí)也減少了體相中侶含量，降低體電阻。另外，侶娃合金中娃的存在阻止了高溫下銀娃發(fā)射極界面處由于侶娃互擴(kuò)使P+發(fā)射極中的娃擴(kuò)散到電極中，因此可W避免造成發(fā)射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓。[0008]侶娃合金中娃含量為l-20wt%，合適的含量在5-15wt%范圍。娃含量過低不能有效抑制銀娃界面處侶娃互擴(kuò)。娃含量過高，侶娃合金的烙化溫度較高，燒結(jié)時(shí)不易烙化，使侶娃不能起到有效作用，同時(shí)造成體電阻增加。侶娃合金粉的顆粒大小在0.5-10化范圍。加入量在1-lOwt%之間，若加入量低于Iwt%，在銀娃界面發(fā)射極上不能形成有效侶重滲雜；若加入量大于10%，使電極體電阻增加，轉(zhuǎn)換效率降低，同時(shí)也會(huì)使電池的焊接性能下降。侶娃合金粉添加量的合適范圍在l-6wt%之間。[000引3玻璃粉玻璃粉在漿料中作為高溫粘結(jié)相。用于太陽(yáng)能電池漿料中的玻璃要具有低烙點(diǎn)和玻璃轉(zhuǎn)化溫度，高溫下對(duì)娃發(fā)射極表面和銀具有良好的潤(rùn)濕性，能夠穿透Si化減反射層，形成良好的歐姆接觸。此外玻璃料的成分及燒結(jié)過程也會(huì)影響到電極的可焊性和耐焊性。因此，本發(fā)明所設(shè)及的玻璃為化0-B203-Si02、Te02-B203-化0、Bi203-B203-Si02、Te02-PbO體系玻璃。玻璃的軟化溫度為280-550°C，玻璃粉顆粒大小為1-10化。玻璃粉在漿料中占的比例為1-lOwt%，若玻璃含量低于Iwt%，電極粘結(jié)強(qiáng)度小，溶銀和對(duì)Si化開孔能力差，接觸電阻大。若玻璃含量高于lOwt%，銀娃接觸界面處玻璃層較厚，影響光電子的傳輸與收集，同時(shí)，體相中的玻璃較多，會(huì)造成體電阻增加，使轉(zhuǎn)換效率降低。[0010]4有機(jī)載體相有機(jī)載體的作用是把導(dǎo)電相銀粉、玻璃粉、添加劑侶娃合金粉混合分散成膏狀，形成具有特殊流變性、觸變性能的漿料。使?jié){料在絲網(wǎng)印刷剪切力作用下精確地印出設(shè)計(jì)的電極圖案，并使電極與娃之間形成良好的物理接觸，使電極具有一定的高寬比。有機(jī)載體相主要有溶劑、增稠劑、增塑劑、表面活性劑、觸變劑組成。溶劑主要有松節(jié)油、松油醇、了基卡必醇、了基卡必醇醋酸醋、巧樣酸S了醋中的一種或幾種組成，增稠劑主要為己基纖維素、了基纖維素，增塑劑主要為鄰苯二甲酸醋，表活性劑主要為羊脂酸、卵磯脂、司班85,觸變劑主要為氨化藍(lán)麻油。[0011]銀漿中有機(jī)載體相的含量為3-10%。當(dāng)有機(jī)載體相的含量低于3%時(shí)，有機(jī)載體相很難將銀粉、玻璃粉、添加劑侶娃合金粉充分潤(rùn)濕分散；而當(dāng)有機(jī)載體相含量大于10%時(shí)，所印制的電極燒結(jié)后燒結(jié)密度太小，導(dǎo)致電池串聯(lián)電阻較大。[0012]漿料的制備方法；精確稱量銀粉(粒度1-3化球形銀粉)、蹄酸鹽體系玻璃粉(粒度3-5化)、侶娃合金粉(娃含量15wt%，粒度1-3化)，上述S種粉體在漿料中的總含量90wt%，玻璃粉和有機(jī)相保持不變，改變銀粉和侶娃合金粉的比例。將=種固體粉末按照比例精確稱量后，將該=種粉末充分混合，使之均勻分散，然后加入有機(jī)相充分?jǐn)埌柽M(jìn)行預(yù)分散，再用S漉機(jī)礙壓至刮板細(xì)度小于14化，得到n型晶體娃太陽(yáng)能電池正面電極用銀侶漿料。[0013]將所制得的n型銀侶漿料絲網(wǎng)印刷在n型娃片上，在適當(dāng)?shù)臏囟认陆?jīng)過紅外燒結(jié)爐燒結(jié)，制得太陽(yáng)能電池片，測(cè)試其電性能。所用的娃片為n型單晶娃或多晶娃，經(jīng)過化學(xué)表面制絨，擴(kuò)棚后形成p-n結(jié)，方阻80-90Q/□，去棚娃玻璃、刻邊后，PECVD沉積Si化減反射層，膜厚80-90皿。[0014]【具體實(shí)施方式】實(shí)施例[00巧]按照表1的配方制備銀漿S1、S2、S3,分別印制于單晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)兩種規(guī)格的娃片上，經(jīng)燒結(jié)后制得太陽(yáng)能電池，測(cè)試電性能，取平均數(shù)據(jù)，結(jié)果列于表3和表4中。[001引比較例按與實(shí)施例相同的工藝制備含固量為90wt%、添加純的金屬侶粉0、5wt、lOwt%的導(dǎo)電銀漿記為Al、A2、A3。分別在單晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)兩種規(guī)格的娃片上印制電極，經(jīng)燒結(jié)形成娃太陽(yáng)能電池，測(cè)試電性能，取平均數(shù)據(jù)。實(shí)施例及比較例所制得太陽(yáng)能電池的電性能WS1漿料電池為基準(zhǔn)，比較結(jié)果列于表3和表4。[0017]表1實(shí)施例的配方組成表【主權(quán)項(xiàng)】1.一種高性能N型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于該銀鋁漿由導(dǎo)電銀粉、添加劑鋁硅合金粉、玻璃粉和有機(jī)載體相組成，其中，導(dǎo)電銀粉的含量為75-95wt%，添加劑鋁硅合金粉的含量為l-l〇wt%，玻璃粉的含量為1-lOwt%，有機(jī)載體相3-lOwt%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的導(dǎo)電銀粉為Ag、Ag-Cu合金、Ag-Ni合金、Ag-Pd合金、Ag-Mg合金中的一種及以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的導(dǎo)電銀粉的顆粒平均粒徑為〇.2-10Mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的添加劑鋁硅合金粉中硅的含量為l-20wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的鋁硅合金粉的顆粒平均粒徑為〇.5-10Mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n型太陽(yáng)能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的玻璃粉的顆粒平均粒徑為1-10Mm?！緦＠繛榱私鉀Qn型晶硅太陽(yáng)電池絲網(wǎng)印刷銀鋁漿中單質(zhì)金屬鋁粉作為添加劑，鋁粉易氧化阻止鋁對(duì)p+發(fā)射極層進(jìn)一步擴(kuò)散和合金化問題，本發(fā)明提出一種高性能N型太陽(yáng)電池正面電極用銀鋁漿，其由導(dǎo)電銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體相和添加劑摻鋁硅合金粉組成，其特征是添加劑為鋁硅合金粉，在鋁硅合金粉中硅的含量為1-20wt%。鋁硅合金粉通過擴(kuò)散在p+發(fā)射極形成重?fù)?，使銀硅發(fā)射極形成高導(dǎo)電通路，降低接觸電阻。鋁硅合金中硅的存在避免了高溫下銀硅發(fā)射極界面處由于鋁硅互擴(kuò)使p+發(fā)射極中的硅擴(kuò)散到電極中，可避免造成發(fā)射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓?！綢PC分類】H01L31-0224,H01B1-22【公開號(hào)】CN104810076【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510207047【發(fā)明人】楊云霞,韓向超,袁雙龍,高維川,仝華,袁曉,李紅波【申請(qǐng)人】華東理工大學(xué)【公開日】2015年7月29日【申請(qǐng)日】2015年4月28日