專利名稱：一種硅太陽能電池用鋁漿的制作方法
技術領域：
本發明涉及新能源領域，特別涉及一種硅太陽能電池用鋁漿。
背景技術：
近些年人類的能源結構發生了巨大變化，太陽能電池因其使用過程污染小、易維護等特點，得到廣泛應用，日益成為世界關注的重點。商業化的硅太陽能電池，基本上都采用絲網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。常規太陽能電池使用的鋁漿，一般由鋁粉、無機粘結劑(玻璃粉)、有機粘結劑、添加劑組成，經過絲網印刷(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，經過鏈式燒結爐燒結，可以形成連續的鋁燒結層(鋁背電極)。由于鋁粉在加熱時會發生氧化，鋁粉表面氧化鋁膜顯著增厚，導致鋁粉燒結性能變差，難于形成良好的導電連接，鋁背場深度僅為4-6微米且不均勻，電池效率低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的上述問題，提供一種硅太陽能電池用鋁漿。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案
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，
有機粘結劑 20 45，
無機粘結劑 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。與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明通過無機抗氧劑和有機抗氧劑的組合使用，降低了鋁粉在燒結溫度范圍下的氧化程度；并通過調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和開路電壓，獲得較高的光電轉換效率，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工藝分為預燒結和高溫燒結兩個階段，預燒結階段溫度約為300 550°C，在這個階段，鋁漿中的有機物發生熱氧化分解，鋁漿中的有機粘結劑一般使用乙基纖維素樹脂或丙烯酸樹脂，分解溫度較低，其在燒結開始階段已經完全分解揮發，失去了對鋁粉的保護作用；高溫燒結階段約為550 850°C，鋁的熔點為660°C，在高溫燒結階段，鋁粉發生熔融并與硅基體發生反應，生成硅鋁合金，在之后的冷卻過程中硅鋁合金發生偏析，形成摻雜有鋁原子的硅層一背表面場(BSF層)。在預燒結和高溫燒結階段，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溫度為550 660°C時的鋁粉的氧化，本發明通過調整抗氧劑的添加量，控制整個燒結過程中鋁粉的氧化程度。同時，本發明通過調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。適合本發明的有機抗氧劑為氧化分解溫度為280 550°C的有機物，優選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。
本發明中，抗氧劑的添加量控制在0. 2 10重量份,優選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特性，出現起泡、發黃等表觀問題。本發明中，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換效率。適合本發明的鋁粉可以選用公知的鋁漿中使用的鋁粉，優選采用平均粒徑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和開路電壓，獲得較高的光電轉換效率，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。本發明中的無機粘結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。本發明中`的有機粘結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、娃燒偶聯劑、招酸酷等。下面對本發明的實施例進行說明。本發明中，各實施例中的有機粘結劑可以采用下述方法制備的有機粘結劑 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%,經過攪拌加熱溶解成為透明溶液，冷卻，得到有機粘結劑。硅太陽能電池用鋁漿的制備
將上述有機粘結劑、與鋁粉、無機粘結劑、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目絲網印刷于156mmX 156mm (厚度180±10微米)多晶硅片上，經烘干、燒結后測試其電性能數據，列于表2。表2中相關性能測試方法如下
彎曲度用游標卡尺測定。鋁背電極表面狀態目測；
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， 有機粘結劑 20 45， 無機粘結劑 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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，有機粘結劑20～45，無機粘結劑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。本發明制得的產品燒結適應性好，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 優先權日2012年11月29日
發明者劉子英, 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