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CN113409986A - 一种太阳能电池p+电极用银铝浆及太阳能电池 - Google Patents

一种太阳能电池p+电极用银铝浆及太阳能电池 Download PDF

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CN113409986A
CN113409986A CN202110796342.9A CN202110796342A CN113409986A CN 113409986 A CN113409986 A CN 113409986A CN 202110796342 A CN202110796342 A CN 202110796342A CN 113409986 A CN113409986 A CN 113409986A
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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池P+电极用银铝浆及太阳能电池，其中，太阳能电池P+电极用银铝浆包含导电银粉、铝粉或含铝合金、无机粉末、有机载体、含或不含合金粉末；所述无机粉末包含硼氧化物和硒氧化物，且所述无机粉末不包含碲元素和含碲化合物。本发明提供的太阳能电池P+电极用银铝浆，采用B‑Se‑O玻璃体系，相较于现有的Pb‑B‑O玻璃体系，B‑Se‑O玻璃体系具有玻璃流动性强且刻蚀反应更温和的特点，在烧结过程中，B‑Se‑O体系玻璃能够快速液化流动，与电池片表面形成更多更薄的接触面积，在消除钝化层的同时，能明显减少对p‑n结的伤害，降低复合，从而同时达到提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子，以及最终提高转换效率的效果。

Description

一种太阳能电池P+电极用银铝浆及太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种太阳能电池P+电极用银铝浆及 太阳能电池。
背景技术
太阳能电池领域有P型和N型两种晶硅电池。虽然目前P型晶硅电池占有主要 市场份额，但是N型晶硅电池凭借其少子寿命高、光致衰减少等特点，越来越受到 市场的青睐。目前N-PERT(发射结钝化及背场全扩散)、nTOPCon(隧穿氧化钝化 接触)、HJT(异质结)和IBC(全背电极接触)都是N型电池的主要电池设计方案。
为了进一步提高电池的转换效率，不同厚度与结构的钝化层被改进并应用到了 N型电池中。这对传统的Pb-B-O玻璃体系的电极浆料提出了挑战。常规铅硼玻璃利 用元素的刻蚀性能和浆料中铝粉的加入，来完成钝化绝缘层的刻蚀和掺杂接触。然 而，随着钝化绝缘层的刻蚀难度的增加，单纯的改变铅或硼玻璃的浓度、或者增加 铝粉的百分比，容易出现过度刻蚀复合增加、玻璃浸润变差，从而导致接触电阻升 高、开路电压损失，降低光电转换效率等问题。
与P型电池中n电极的接触不同，常用流动性和刻蚀性最为均衡的Pb-Te-O玻 璃由于其对铝粉等元素的强氧化性，无法在N型电池的p+电极上使用。含铊玻璃虽 然在N型电池中也有广泛应用，但是由于其制备和使用过程中的易致毒风险，不在 本发明考虑之列。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能电池P+电极用银铝浆及太阳能电池。
根据本发明的一个方面，提供一种太阳能电池P+电极用银铝浆，包含导电银粉、铝粉或含铝合金、无机粉末、有机载体、含或不含合金粉末；所述无机粉末包含硼氧化物 和硒氧化物，且所述无机粉末不包含碲元素和含碲化合物。
优选地，以所述太阳能电池P+电极用银铝浆的总重量为基准，各组分的重量百分含 量为：导电银粉50～99.5wt％、铝粉或含铝合金0.1～20wt％、无机粉末0.5～15wt％、有机 载体0.5～50wt％、合金粉末0～20wt％。
优选地，所述无机粉末为玻璃粉、固溶体、微晶体粉末中的任意一种或多种。
优选地，所述无机粉末为玻璃粉。
优选地，所述玻璃粉的平均粒径介于0.1～5.0um之间。
优选地，所述硒氧化物为SeO2、SeO3和Se2O5中的任意一种或多种。
优选地，所述硼氧化物为B2O3和/或H3BO3。
优选地，所述硼氧化物和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1-90wt％、硒氧化物0.05-99wt％。
优选地，所述硼氧化物和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1～30wt％、硒氧化 物15～90wt％。
优选地，所述硼氧化物和硒氧化物的摩尔百分含量为：硼氧化物1～40mol％、硒氧化物1-40mol％。
优选地，所述无机粉末还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：Pb、Sn、Ti、Ag、Al、Bi、Ce、Cs、Cu、Fe、K、Li、Na、Rb、Si、W、Zn、Ge、Ga、In、Ni、Ca、 Mg、Sr、Ba、Se、Mo、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ta、V、 Hf、Cr、Cd、Sb、F、Zr、Mn、P和Nb。
优选地，所述太阳能电池P+电极用银铝浆包含80～99.5wt％的球状形式的导电银粉。
优选地，所述太阳能电池P+电极用银铝浆包含80～95wt％的球状形式的导电银粉和 1～20wt％的结晶形式的导电银粉。
优选地，所述铝粉为一种或多种不同粒径的铝粉颗粒，铝粉颗粒的平均粒径介于1～7um之间。
优选地，所述含铝合金为Ag-Al合金和/或Al-Si合金；所述合金粉末为Ag-Si合金。
优选地，所述有机载体包含有机粘结剂、表面分散剂、触变剂以及稀释剂
根据本发明的另一个方面，提供一种太阳能电池，采用以上任一项所述的太阳能电 池P+电极用银铝浆制成。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的太阳能电池P+电极用银铝浆及太阳能电池，采用B-Se-O玻璃体系，相较于现有的Pb-B-O玻璃体系，B-Se-O玻璃体系具有玻璃流动性强且刻蚀反应更 温和的特点。在烧结过程中，B-Se-O体系玻璃能够快速液化流动，与电池片表面形成更 多更薄的接触面积。在消除钝化层的同时，能明显减少对p-n结的伤害，降低复合，从 而同时达到提高开路电压，降低接触电阻，提高填充因子，以及最终提高转换效率的效 果。
2、本发明提供的太阳能电池P+电极用银铝浆及太阳能电池，所采用的B-Se-O玻璃体系,具有刻蚀反应更温和的特点,这为未来进一步提升方阻提供了可能，高方阻的扩散技术一直是提升太阳能电池整体效率的主要方向之一，但是由于N型银铝浆传统玻璃 粉无法平衡低接触电阻和低复合损伤的这一特点，限制了高方阻技术的推进，B-Se-O 玻璃体系良好的平衡性有利于发挥高方阻技术的潜力。
3、本发明提供的采用B-Se-O玻璃体系的太阳能电池P+电极用银铝浆，有望替代目前含易致毒铊元素的高性能银铝浆，使N型浆料的生产和应用更为环境友好；此外， 这一体系也将有希望降低铅含量在N型浆料中的应用，为绿色无铅浆料方案提供可能性。
具体实施方式
为使本申请的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式及实 施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围， 而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供一种太阳能电池P+电极用银铝浆，包含导电银粉、铝粉或含铝合金、无机粉末、有机载体、含或不含合金粉末；其中，无机粉末包含硼氧 化物和硒氧化物，且无机粉末不包含碲元素和含碲化合物。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，以所述太阳能电池P+电极用 银铝浆的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：导电银粉50～99.5wt％、铝粉或含铝 合金0.1～20wt％、无机粉末0.5～15wt％、有机载体0.5～50wt％、合金粉末0～20wt％。
进一步地，本发明太阳能电池P+电极用银铝浆所包含的导电银粉、铝粉或含铝合金、 无机粉末、有机载体、含或不含的合金粉末，可采用如下实施方案：
导电银粉
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，导电银粉为薄片形式、球状形式、颗粒状形式、结晶形式、粉末形式或其他不规则形式的任意一种或多种。优选地， 导电银粉为球状形式。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，导电银粉以胶态悬浮液形式 提供。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，本发明太阳能电池P+电极用 银铝浆包含80～99.5wt％的球状形式的导电银粉。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，本发明太阳能电池P+电极用 银铝浆包含80～95wt％的球状形式的导电银粉和1～20wt％的结晶形式的导电银粉。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，本发明太阳能电池P+电极用 银铝浆包含具有涂层的颗粒状形式的导电银粉，涂层可包含磷酸盐和表面活性剂，其中， 表面活性剂可包含聚氧乙烯、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、 癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐的任意一种或多种。
铝粉、含铝合金、合金粉末
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，本发明太阳能电池P+电极用 银铝浆包含一种或多种不同粒径的铝粉颗粒，铝粉颗粒的平均粒径(D50)介于1～7um之间，优选地，铝粉颗粒的平均粒径(D50)介于2～4um之间。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，含铝合金为Ag-Al合金和/或Al-Si合金；合金粉末为Ag-Si合金。
无机粉末
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，无机粉末为玻璃粉、固溶体、 微晶体粉末中的一种或多种，优选地，无机粉末为玻璃粉。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方式中，无机粉末所包含的硒氧化物 为SeO2、SeO3和Se2O5中的任意一种或多种。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方式中，无机粉末所包含的硼氧化物 为B2O3和/或H3BO3。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，无机粉末所包含的硼氧化物 和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1-90wt％、硒氧化物0.05-99wt％。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，无机粉末所包含的硼氧化物 和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1～30wt％、硒氧化物15～90wt％。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，无机粉末所包含的硼氧化物 和硒氧化物的摩尔百分含量为：硼氧化物1～40mol％、硒氧化物1-40mol％。
结合本发明的第一个方面，在一些可选的实施方案中，无机粉末的平均粒径(D50)介于0.1～5.0um之间。
结合本发明的第一个方面，在一些可选的实施方案中，无机粉末除了包含硼氧化物 和硒氧化物外，还包括以下一种或多种元素或含该元素的化合物：Pb、Sn、Ti、Ag、Al、Bi、Ce、Cs、Cu、Fe、K、Li、Na、Rb、Si、W、Zn、Ge、Ga、In、Ni、Ca、Mg、Sr、Ba、 Se、Mo、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ta、V、Hf、Cr、Cd、 Sb、F、Zr、Mn、P以及Nb。进一步地，优选为Pb、Li、Al、Ag、Bi、Fe、K、Na、Si、 W和Zn中的任意一种或多种元素或含该元素的化合物。
结合本发明的第一个方面，在一些可选的实施方案中，无机粉末除了包含硼氧化物 和硒氧化物外，还包括如下任意一种或多种化合物：PbO、Pb3O4、PbO2、TiO2、LiO2、B2O3、PbF2、SiO2、WO3、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、Al2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、V2O5、ZrO2、 MoO3、Y2O3、Mn2O3、Ag2O、ZnO、Ga2O3、GeO2、In2O3、SnO2、Sb2O3、Bi2O3、BiF3、P2O5、 CuO、NiO、Cr2O3、FeO、Fe3O4、Fe2O3、CoO、Co2O3以及CeO2。
有机载体
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体包括有机粘结剂、表面分散剂、触变剂以及稀释剂。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体为包含一种或多种 聚合物的一种或多种溶剂所组成的溶液，其中，聚合物可以是包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯、以 及乙二醇单乙酸酯的单丁基醚；溶剂可以是包括萜烯例如α-或β-萜品醇或其与其它溶 剂例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和沸点高于 150℃的醇以及醇酯的混合物。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体还包括如下成分：双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基己二酸酯、二价酸酯例如DBE、DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9和DBE 1B、环氧化树脂酸辛酯、异四癸醇和氢化松香的季戊四醇酯。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体包括挥发性液体以 促进本发明太阳能电池P+电极用银铝浆施用在基底上之后的快速硬化。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体可包含增稠剂、稳定剂、表面活性剂和/或其它常见添加剂。
结合本发明的第一个方面，在一种可选的实施方案中，有机载体可为多种惰性粘稠 材料。
在制作本发明的太阳能电池P+电极用银铝浆时，可将本发明的太阳能电池P+电极用银铝浆的无机组分与有机载体混合以形成粘稠的银铝浆，该银铝浆具有适用于印刷的稠度和流变性。进一步地，太阳能电池P+电极用银铝浆的无机组分可在该银铝浆的制造、装运和贮藏期间以适当程度的稳定性分散于有机载体中，并且可在丝网印刷过程期间分散在印刷丝网上。适宜的有机载体具有提供固体的稳定分散的流变特性、用于丝网印刷 的适当粘度和触变性、基板和浆料固体的适当的可润湿性、良好的干燥速率和良好的烧 结特性。
根据本发明的第二个方面，提供一种太阳能电池，采用以上任一项所述的太阳能电 池P+电极用银铝浆制成。
下面以具体实验数据说明本发明实施例相较于现有技术所具有的有益效果。
实施例1
(1)玻璃粉的制备
参阅表1，称取50g的玻璃粉原料，其中，包括：40g的Bi2O3、2.5g的B2O3、7.5g 的SeO2，将上述玻璃粉原料混合均匀，倒入坩埚中，再放入马弗炉中，升温至1000℃， 保温40分钟，而后将熔化后的玻璃熔料倒入反转不锈钢辊之间进行淬火，而后放入球 磨机中，球磨24小时，制得粒度为2um的玻璃粉A1。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
称取850g以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉、30g铝粉、40g玻璃粉A1和80g有机载体，其中，80g的有机载体包含37.1g的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异 丁酸酯、1.2g的乙基纤维素、6.7g的N-牛油-1,3-二氨基丙烷二油酸盐、3.3g的氢化 蓖麻油、8.3g的全氢化松香酸的季戊四醇四酯、21g的己二酸二甲酯以及2.4g的戊二 酸二甲酯。
先将称取到的铝粉、玻璃粉A1和有机载体放入行星搅拌机的广口瓶中；随后将导电 银粉按照250g、250g和350g分三次加入到广口瓶中，并用刮刀搅拌均匀；而后用行星 搅拌机在800rpm转速下混合3min，获得样品浆料。然后将样品浆料用三辊研磨机研磨 5次，测试其研磨细度小于10um，布氏粘度介于300～350Pa.s之间，制得太阳能电池P+ 电极用银铝浆PA1。
实施例2～3
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例1相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及配比，实施例2～3所采用的原料及配比详见表1。通过实施例2～3制得玻璃粉A3～A4。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例1相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即实施例2～3分别采用玻璃粉A3～A4制备，除玻璃粉外，其他物质成分及含量均相同。通过实施例2～3制得太阳能电池P+电极用银铝浆PA3～PA4。
对比例1～2
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例1相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及其配比，详见表1。通过对比例1～2分别制得玻璃粉A5和玻璃粉A2。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例1相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即对比例1～2分别采用玻璃粉A5和玻璃粉A2制备，除玻璃粉外，其他物质成分及含量均与实施例1相同。通过对比例1～2制得太阳能电池P+电极用银铝浆PA5和太阳 能电池P+电极用银铝浆PA2。
表1为以上实施例1～3及对比例1～2所述的玻璃粉的原料配比，其中，对比例1所采用的为常见无铅N型银铝浆玻璃粉的配比，实施例1所采用的为将对比例1中的一部 分Bi2O3和B2O3的含量替换为SeO2的配比；对比例2所采用的为将实施例1中的Bi2O3和 B2O3的含量进一步替换为SeO2直至B2O3含量为零的配比；实施例2所采用的为将对比例 1中的Bi2O3的含量替换为B2O3和SeO2的配比；实施例3所采用的为将对比例1中的Bi2O3的含量进一步替换为B2O3和SeO2直至Bi2O3含量为零的配比。
表1
组分 对比例1 实施例1 对比例2 实施例2 实施例3
Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 45g 40g 35g 30g 0
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5g 2.5g 0 7.5g 10g
SeO<sub>2</sub> 0 7.5g 15g 12.5g 40g
实施例4
(1)玻璃粉的制备
参阅表2，称取50g的玻璃粉原料，其中，包括：30g的PbO、0.75g的Li2O、3g 的B2O3、0.75g的SiO2、0.25g的Bi2O3、0.25g的Al2O3、5g的ZnO、10g的SeO2。将上述 玻璃粉原料混合均匀，倒入坩埚中，再放入马弗炉中，升温至1000℃，保温40分钟， 再将熔化后的玻璃熔料倒入反转不锈钢辊之间进行淬火，然后放入球磨机中，球磨24 小时，制得粒度为2um的玻璃粉B1。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
称取850g以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉、30g铝粉、40g玻璃粉B1和80g有机载体，其中，80g有机载体包含37.1g的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁 酸酯、1.2g的乙基纤维素、6.7g的N-牛油-1,3-二氨基丙烷二油酸盐、3.3g的氢化蓖 麻油、8.3g的全氢化松香酸的季戊四醇四酯、21g的己二酸二甲酯以及2.4g的戊二酸 二甲酯。
先将称取到的铝粉、玻璃粉B1和有机载体放入行星搅拌机的广口瓶中，随后将导电 银粉按照250g、250g和350g分三次加入到广口瓶中，并用刮刀搅拌均匀。而后用行星 搅拌机在800rpm转速下混合3min，获得样品浆料。接着将样品浆料用三辊研磨机研磨 5次，测试其研磨细度小于10um，布氏粘度介于300～350Pa.s之间，制得太阳能电池P+ 电极用银铝浆PB1。
实施例5
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例4相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及配比，实施例5所采用的原料及配比详见表2。通过实施例5制得玻璃粉B2。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例4相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即实施例5采用玻璃粉B2制备，除玻璃粉外，其他物质成分及含量均相同。通 过实施例5制得太阳能电池P+电极用银铝浆PB2。
对比例3～5
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例4相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及其配比，详见表2。通过对比例3～5分别制得玻璃粉B5、玻璃粉B3、玻璃粉B4。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例4相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即对比例3～5分别采用玻璃粉B5、玻璃粉B3、玻璃粉B4制备，除玻璃粉外，其 他物质成分及含量均与实施例4相同。通过对比例3～5制得太阳能电池P+电极用银铝浆 PB5、太阳能电池P+电极用银铝浆PB3、太阳能电池P+电极用银铝浆PB4。
表2为以上实施例4～5及对比例3～5所述的玻璃粉的原料配比，其中，对比例3所采用的为常见无铅N型银铝浆玻璃粉的配比，实施例4所采用的为将对比例3一部分刻 蚀反应组分和玻璃网络形成组分(PbO、B2O3、SiO2、ZnO)含量替换为SeO2的配比，对 比例4所采用的为参考实施例4将SeO2的含量替换为TeO2的配比；实施例5所采用的为 将对比例3一部分刻蚀反应组分和玻璃网络形成组分(PbO、B2O3、SiO2、ZnO)含量进一 步替换为SeO2的配比，对比例5所采用的为参考实施例5将SeO2的含量替换为TeO2的 配比。
表2
组分 对比例3 实施例4 实施例5 对比例4 对比例5
PbO 35g 30g 22.5g 30g 22.5g
Li<sub>2</sub>O 0.75g 0.75g 0.75g 0.75g 0.75g
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4g 3g 1.75g 3g 1.75g
SiO<sub>2</sub> 1g 0.75g 0.5g 0.75g 0.5g
Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.25g 0.25g 0.25g 0.25g 0.25g
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.25g 0.25g 0.25g 0.25g 0.25g
ZnO 8.75g 5g 4g 5g 4g
SeO<sub>2</sub> 0 10g 20g 0 0
TeO<sub>2</sub> 0 0 0 10g 20g
实施例6：
(1)玻璃粉的制备
参阅表3，称取50g的玻璃粉原料，其中，包括：34g的PbO、0.5g的Li2O、1.5g 的Bi2O3、2.5g的B2O3、1.5g的SiO3和10g的SeO2。将上述玻璃粉原料混合均匀，倒入 坩埚中，再放入马弗炉中，升温至1000℃，保温40分钟，再将熔化后的玻璃熔料倒入 反转不锈钢辊之间进行淬火，然后放入球磨机中，球磨24小时，制得粒度为2um的玻 璃粉C1。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
参阅表4，称取850g以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉、30g铝粉、40g 玻璃粉C1和80g有机载体，其中80g的有机载体包含37.1g的2,2,4-三甲基-1,3-戊二 醇单异丁酸酯、1.2g的乙基纤维素、6.7g的N-牛油-1,3-二氨基丙烷二油酸盐、3.3g 的氢化蓖麻油、8.3g的全氢化松香酸的季戊四醇四酯、21g的己二酸二甲酯和2.4g的 戊二酸二甲酯。
首先将称取的铝粉、玻璃粉C1和有机载体放入行星搅拌机的广口瓶中，随后将导电 银粉按照250g、250g和350g分三次加入到广口瓶中，并用刮刀搅拌均匀。接着用行星 搅拌机在800rpm转速下混合3min，获得样品浆料。而后将样品浆料用三辊研磨机研磨 5次，测试其研磨细度小于10um，布氏粘度介于300～350Pa.s之间，制得太阳能电池P+ 电极用银铝浆PC1。
实施例7
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例6相同的方法和配方制备玻璃粉，详见表3。通过实施例7制得玻璃粉C3。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
参阅表4，称取850g导电银粉、30g铝粉、40g玻璃粉C3和80g有机载体，其中， 850g导电银粉包含800g以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉以及50g以硬脂酸 为表面活性剂的微晶形式的导电银粉；80g的有机载体包含37.1g的2,2,4-三甲基-1,3- 戊二醇单异丁酸酯、1.2g的乙基纤维素、6.7g的N-牛油-1,3-二氨基丙烷二油酸盐、3.3g 的氢化蓖麻油、8.3g的全氢化松香酸的季戊四醇四酯、21g的己二酸二甲酯和2.4g的 戊二酸二甲酯。
首先将称取的铝粉、玻璃粉C2和有机载体放入行星搅拌机的广口瓶中，随后将导电 银粉按照250g、250g和350g分三次加入到广口瓶中，并用刮刀搅拌均匀。接着用行星 搅拌机在800rpm转速下混合3min，获得样品浆料。而后将样品浆料用三辊研磨机研磨 5次，测试其研磨细度小于10um，布氏粘度介于300～350Pa.s之间，制得本发明实施例 7的太阳能电池P+电极用银铝浆PC3。
实施例8
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例6相同的方法和配方制备玻璃粉，详见表3。通过实施例8制得玻璃粉C4。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
参阅表4，称取850g以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉、30g铝硅合金、40g玻璃粉C4和80g有机载体，其中，80g的有机载体包含37.1g的2,2,4-三甲基-1,3- 戊二醇单异丁酸酯、1.2g的乙基纤维素、6.7g的N-牛油-1,3-二氨基丙烷二油酸盐、3.3g 的氢化蓖麻油、8.3g的全氢化松香酸的季戊四醇四酯、21g的己二酸二甲酯和2.4g的 戊二酸二甲酯。
首先将称取的铝硅合金、玻璃粉C3和有机载体放入行星搅拌机的广口瓶中，随后将 导电银粉按照250g、250g和350g分三次加入到广口瓶中，并用刮刀搅拌均匀。接着用 行星搅拌机在800rpm转速下混合3min，获得样品浆料。而后将样品浆料用三辊研磨机 研磨5次，测试其研磨细度小于10um，布氏粘度介于300～350Pa.s之间，制得本发明实 施例8的太阳能电池P+电极用银铝浆PC4。
对比例6
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例6相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及其配比，详见表3，制得玻璃粉C5。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例6相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即对比例6采用玻璃粉C5制备，除玻璃粉外，其他物质成分及含量均与实施例 6相同。通过对比例6制得太阳能电池P+电极用银铝浆PC5。
对比例7
(1)玻璃粉的制备
采用与实施例6相同的方法制备玻璃粉，不同的是原料及其配比，详见表3，制得玻璃粉C2。
(2)太阳能电池P+电极用银铝浆的制备
采用与实施例6相同的方法制备太阳能电池P+电极用银铝浆，不同的仅是原料中的 玻璃粉，即对比例7采用玻璃粉C2制备，除玻璃粉外，其他物质成分及含量均与实施例 6相同。通过对比例7制得太阳能电池P+电极用银铝浆PC2。
表3为以上实施例6～8及对比例6～7所述的玻璃粉的原料配比，其中，对比例6所采用的为常见N型银铝浆玻璃粉配比，实施例6所采用的为将对比例6的一部分刻蚀反 应组分(PbO和B2O3)含量替换为SeO2的配比，对比例7所采用的为将实施例6一部分 刻蚀反应组分(PbO和B2O3)含量进一步替换为SeO2直至B2O3含量为零的配比，实施例7 和实施例8所采用的成分组成与实施例6所采用的成分组成相同。
表3
组分 对比例6 实施例6 对比例7 实施例7 实施例8
PbO 41.5g 34g 26.5g 34g 34g
Li<sub>2</sub>O 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g
Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5g 2.5g 0 2.5g 2.5g
SiO<sub>2</sub> 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g
SeO<sub>2</sub> 0 10g 20g 10g 10g
表4为以上实施例6～8及对比例6～7所述的太阳能电池P+电极用银铝浆的原料配比， 其中，实施例7为参考实施例6将50g的以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉替换为以硬脂酸为表面活性剂的微晶形式的导电银粉，实施例8为参考实施例6将铝粉替 换为铝硅合金。
须说明的是，表4中“Ag Spherical(油酸)”指以油酸为表面活性剂的球状形式的导电银粉；“Ag Crystal(硬脂酸)”指以硬脂酸为表面活性剂的微晶形式的导电银粉。
表4
组分 对比例6 实施例6 对比例7 实施例7 实施例8
AgSpherical(油酸) 850g 850g 850g 800g 850g
AgCrystal(硬脂酸) 0 0 0 50g 0
铝粉 30g 30g 30g 30g 0
铝硅合金 0 0 0 0 30g
玻璃粉 40g 40g 40g 40g 40g
有机载体 80g 80g 80g 80g 80g
性能测试
(1)测试所用电池的制备：
将上述实施例和对比例中制备的太阳能电池P+电极用银铝浆用于n型双面太阳能电 池片的制造。n型双面太阳能电池片的生产工艺流程一般分为在n型单晶硅上表面制绒，然后在正面形成硼扩散层(BSG:Borosilicate glass)，制造PN结，形成p+层。然后在n 型晶硅上背面用磷扩散形成n+层,分别用PECVD在正面和背面镀减反射膜和钝化膜。然后 用丝网印刷在正面和背面印刷导电烧穿银浆。上述实施例和对比例制备的太阳能电池P+ 电极用银铝浆印刷在正面减反射膜和钝化膜上，背面印刷的银浆一般可用能烧穿钝化层 在n+扩散层形成点接触的银浆,如可采用杜邦公司的PV22A银浆，也可为其他市场可购买 的银浆。
所述电池片有156x156mm2的尺寸和准正方形的形状。所述电池片在两面上均具有厚 度为约75nm的SiNx抗反射/钝化层。通过碱蚀刻将所用太阳能电池织构化。使用获自Asys Group，EKRA Automatisierungs系统组的半自动动丝网印刷机以如下丝网参数将上述实 施例和对比例中制备的太阳能电池P+电极用银铝浆丝网印刷于所述电池片的p掺杂面 (480目11um丝网线径、17um纱厚15um乳胶厚度、116条25um副栅线和5条主栅)。使用 相同的印刷机和丝网参数将杜邦公司的PV22A市售银浆料印刷在所述电池片n掺杂背面 上。在印刷各面之后，将具有印刷图案的电池片在150℃下在烘箱中干燥10分钟。然后， 将衬底以p掺杂面朝上的方式在Centrotherm DO-FF 8600-300带式烧结炉中焙烧1.5分钟。 对各实施例和对比例而言，烧结以750℃的最高烧结温度进行。
(2)性能测试
IV测试
使用获自Haim Elektronik GmbH的市售IV测试仪“cetisPV-CTL1”在25℃+/-1.0℃ 下表征太阳能电池。Xe弧光灯模拟阳光，已知其在电池表面上的AM1.5强度为1000W/m2。为了使模拟器具有该强度，所述灯在短时间内闪光数次，直至达到由IV测试仪的“PVCTControl 4.313.0”软件监测的稳定水平。所述Haim IV测试仪使用多点接触方法 来测量电流(I)和电压(V)以确定电池的IV曲线。所有数值借助运行软件包自动由该曲线 确定。作为参比标样，对获自ISE Freiburg且由相同区域尺寸、相同晶片材料且使用相 同正面图形的校准太阳能电池进行测试，并将数据与认证的值比较。测量至少5个以非 常相同的方式加工的晶片，并通过计算各值的平均值而解析数据。软件PVCTControl
4.313.0提供了效率、填充因子、短路电流、串联电阻和开路电压的值。
接触电阻
在测量之前在温度为22±1℃的空气调节室中将所有设备和材料平衡。为了测量硅太 阳能电池的掺杂正面层上烧制电极的接触电阻，使用来自公司GP solar GmbH的装备有 “GP-4Test 1.6.6Pro”软件包的“GP4-Test Pro”。该设备应用4点测量原理通过转 移长度方法(TLM)估算接触电阻。为了测量接触电阻，垂直于该晶片的印刷栅线由该晶 片切割出两个宽1cm的条。各条以0.05mm的精度测量其准确宽度。在该条上的3个不同点 用来自公司Keyence Corp.的装各有宽范围变焦镜头VH-Z100R的数字显微镜“VHX-600D” 测量烧制副栅线的宽度。在各点以2点测量测定10次宽度。栅线宽度值为所有30次测量 的平均值。由该软件包使用指针度、条宽度和印刷副栅相互间的距离来计算接触电阻。 测量电流设定为l4mA。安装适合接触6个相邻指针线的多接触测量头并使其与6个相邻栅 线接触。对5个等距分布于各条上的点进行测量。在开始测量之后，该软件对条上的各 点确定接触电阻的值(mohm)。将所有10个点的平均值作为接触电阻的值。
测试结果
各组电性能测试数据已列于表5、表6和表7中，其中，表5的数据以该组的对比例PA5相对增益或衰减显示；表6的数据以该组的对比例PB5相对增益或衰减显示；表7的数据以该组的对比例PC5相对增益或衰减显示。其中，ΔUoc指相对增益或衰减的开路电压值， 其单位为mV，当开路电压相对增益时，数据为正值，当开路电压相对衰减时，数据为负 值；ΔFF指相对增益或衰减的填充因子值，当填充因子相对增益时，数据为正值，当填 充因子相对衰减时，数据为负值；ΔRc指相对增益或衰减的接触电阻值，接触电阻相对 增益时，数据为正值，当接触电阻相对衰减时，数据为负值；ΔNcell指相对增益或衰减 的转换效率值，当转换效率相对增益时，数据为正值，当转换效率相对衰减时，数据为 负值。
表5
PA<sub>1</sub> PA<sub>2</sub> PA<sub>3</sub> PA<sub>4</sub>
ΔUoc(mV) 3.00 2.50 2.50 3.00
ΔFF(％) 1.00 -1.50 0.50 -0.10
ΔRc(mohm) -1.20 0.70 -0.50 -0.30
ΔNcell(％) 0.40 -0.25 0.30 0.10
表6
Figure BDA0003162904820000141
Figure BDA0003162904820000151
表7
Sample PC<sub>1</sub> PC<sub>2</sub> PC<sub>3</sub> PC<sub>4</sub>
ΔUoc(mV) -0.40 -3.00 -1.00 -0.35
ΔFF(％) 0.20 -2.00 0.30 0.30
ΔRc(mohm) -0.20 3.00 -0.15 0.03
ΔNcell(％) 0.10 -0.70 0.10 0.07
从表5中可以看出实施例1(PA1)和实施例2(PA3)的转换效率明显高于对比例1(PA5)， 且接触电阻Rc也优于对比例1(PA5)，这一结果说明氧化硒可以显著提升电池片的整体 表现。对比例2(PA2)的整体性能明显低于对比例1(PA5)，而实施例3(PA4)的性能依 然优于对比例1(PA5)，这一结果说明氧化硒可以应用在无铅玻璃设计中，氧化硼是必 要元素，而氧化铋不是必须的元素。
从表6的结果可以看出，实施例4(PB1)和实施例5(PB2)与对比例3(PB5)比较， 随着氧化硒含量的增加，填充因子和转换效率逐步提高。然而，对比例4(PB3)和对比 例5(PB4)分别替换入碲元素之后整体表现大幅降低，说明碲元素无法使用在该体系的N 型银铝浆中。
从表7的结果可以看出，实施例6(PC1)的转换效率明显高于对比例6(PC5)且接 触电阻也低于对比例6(PC5)，这一结果证实氧化硒的这一优化可以在不同的含铅玻璃 粉成分设计中验证。虽然对比例7(PC2)的氧化硒含量继续提高，但整体性能明显低于 对比例6(PC5)和实施例6(PC1)，这一结果再次验证即使在不同的玻璃粉成分设计中， 氧化硼依然是必要元素。实施例7(PC3)和实施例8(PC4)的整体性能与实施例6(PC1) 相似，填充因子和转换效率都明显优于对比例6(PC5)，这一结果说明该玻璃粉配方可 以稳定运用在不同表面活性剂和形貌的导电银粉中，亦可与铝硅合金粉末相匹配。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，通过上述的说明内容，相关工作人员 完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

Claims (17)

1.一种太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，包含导电银粉、铝粉或含铝合金、无机粉末、有机载体、含或不含合金粉末；所述无机粉末包含硼氧化物和硒氧化物，且所述无机粉末不包含碲元素和含碲化合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，以所述太阳能电池P+电极用银铝浆的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：导电银粉50～99.5wt％、铝粉或含铝合金0.1～20wt％、无机粉末0.5～15wt％、有机载体0.5～50wt％、合金粉末0～20wt％。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述无机粉末为玻璃粉、固溶体、微晶体粉末中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述无机粉末为玻璃粉。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述玻璃粉的平均粒径介于0.1～5.0um之间。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述硒氧化物为SeO2、SeO3和Se2O5中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述硼氧化物为B2O3和/或H3BO3。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述硼氧化物和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1-90wt％、硒氧化物0.05-99wt％。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述硼氧化物和硒氧化物的重量百分含量为：硼氧化物1～30wt％、硒氧化物15～90wt％。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述硼氧化物和硒氧化物的摩尔百分含量为：硼氧化物1～40mol％、硒氧化物1-40mol％。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述无机粉末还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：Pb、Sn、Ti、Ag、Al、Bi、Ce、Cs、Cu、Fe、K、Li、Na、Rb、Si、W、Zn、Ge、Ga、In、Ni、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ta、V、Hf、Cr、Cd、Sb、F、Zr、Mn、P和Nb。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述太阳能电池P+电极用银铝浆包含80～99.5wt％的球状形式的导电银粉。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述太阳能电池P+电极用银铝浆包含80～95wt％的球状形式的导电银粉和1～20wt％的结晶形式的导电银粉。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述铝粉为一种或多种不同粒径的铝粉颗粒，铝粉颗粒的平均粒径介于1～7um之间。
15.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述含铝合金为Ag-Al合金和/或Al-Si合金；所述合金粉末为Ag-Si合金。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池P+电极用银铝浆，其特征在于，所述有机载体包含有机粘结剂、表面分散剂、触变剂以及稀释剂。
17.一种太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1至16任一项所述的太阳能电池P+电极用银铝浆制成。
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