一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，以重量百分比含量計，所述鋁漿包括60%—80%的鋁粉，0.1%—6%的玻璃粉，15%—35%的有機載體，0.1%—5%的添加劑，所述添加劑為含金屬源的有機物。該添加劑在漿料加工或燒結過程中揮發、分解、反應可產生了膨脹系數小于10×10-6K的納米形態的金屬氧化物、氮化物、碳化物顆粒，其熱膨脹系數與硅接近，納米顆粒鑲嵌在鋁漿中鋁粉顆粒之間，在保證背場附著力、背場鈍化同時，實現了太陽能電池背面鋁漿的低翹曲性。
【專利說明】一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿
【技術領域】
[0001]本發明屬于晶硅電池背面鋁漿領域，具體涉及一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種能將太陽能轉換成電能的半導體器件，在光照條件下太陽能電池內部會產生光生電流，通過電極可將電能輸出。具有P型硅的太陽能電池結構，其負電極通常在電池的正面，而其正電極在背面。當光照射時，合適波長的輻射導致了半導體中產生空穴一電子對。在P-N結上存在的電勢差使空穴和電子以相反的方向遷移穿過該結，從而產生了電流的流動，這種流動可將電能傳遞給外電路。
[0003]在形成太陽能電池的制造過程中，鋁漿通常被絲網印刷在硅片的背面并進行干燥；干燥完成后對該硅片進行燒結。鋁漿的主要作用在于兩個:其一是鋁成分在燒結過程中擴散到硅體中形成重摻雜的P+層即背電場，在背電場的作用下電子被推離背面進而降低了背面空穴被電子復合的幾率，提高了開路電壓；另一方面鋁粉燒結后在電池背面形成鏡面，可將透過電池而未被電池吸收的太陽光重新反射回電池內部增加了光子被太陽能電池吸收的幾率進而提高了電池的短路電流。故而鋁漿的性能對于提高太陽能電池光電特性是十分重要的。
[0004]在常規的太陽能電池鋁漿中，Al-Si合金的熱膨脹系數遠大于硅的熱膨脹系數，在燒結冷卻階段Al-Si合金的收縮遠大于硅，導致電池片形成凸型的翹曲。隨著太陽能電池技術薄片化趨勢，硅片的翹曲會造成成品率大幅降低。通常有三個方法降低電池翹曲:
1.降低鋁漿印刷濕重，即通過增加印刷壓力等來降低印刷到電池背面的鋁漿的重量，該方法降低空間有限，同時還會因為鋁漿重量的降低減弱鋁背場的鈍化性能；2.降低Al-Si的熱膨脹系數，通過在鋁漿中加入低膨脹系數或者負膨脹系數的添加物，該方法效果不明顯而且添加物價格比較貴。3.降低鋁漿顆粒的相互作用，該方法可以大幅降低硅片翹曲，其通過改變玻璃料成分和數量來實現，但是會導致鋁漿附著力弱，也會導致背場鈍化能力減弱，嚴重影響電池力學和電學性能。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿。本發明鋁漿燒結于電池背面后，通過在鋁粉顆粒間鑲嵌低膨脹系數的金屬氧化物、氮化物、碳化物來降低燒結后鋁層的熱膨脹系數及鋁粉間作用力，達到大幅降低硅片翹曲的目的，同時保證鋁粉層與硅片的附著力，保證鋁背場的鈍化作用。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0007]—種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，它包括如下重量百分比的組分:
[0008]鋁粉60% — 80%
[0009]玻璃粉0.1% — 6%[0010]有機載體15% — 35%
[0011]添加劑0.1% — 5%，且各組分的重量百分含量之和小于等于100% ；
[0012]所述添加劑為含金屬源的有機物，所述含金屬源的有機物的通式為…!^或者(R)n(M0x)y，其中M代表金屬離子；R代表苯基或者1-6個碳的烷基；n代表R的個數，η為1_5 ;X代表O原子的個數，X為3或4，y代表金屬酸根MOx的個數，y為1_5。
[0013]所述M優選為鈦、鋁、 硼或銦。
[0014]所述含金屬源的有機物更優選選自鈦酸四丁酯、三烷基鋁、三乙基硼和三苯基銦中的一種或幾種。
[0015]所述鋁粉的平均粒徑優選為I μ m~10 μ m。
[0016]所述玻璃粉優選為鉛系、秘系玻璃中的一種或幾種。
[0017]所述有機載體優選為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹脂中的一種或多種。
[0018]優選方案:所述鋁漿還包括分散劑，所述分散劑在鋁漿中的重量百分比為0.5%—10%,且各組分的重量百分含量之和等于100%。
[0019]所述分散劑優選為硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一種或多種。
[0020]下面對本發明做進一步解釋和說明:
[0021]本發明的主要創新點在于，在鋁漿的制備過程中添加含金屬源的有機物的添加齊?，所述添加劑形態為液態，該形態的添加劑可直接添加。在漿料加工或燒結過程中揮發、分解、反應可產生了膨脹系數小于10X10_6K的納米形態的金屬氧化物、氮化物、碳化物的含金屬源的有機物，例如氧化鈦、氧化鋁、氮化硅、氧化碲、氧化鋅等。有機金屬源形成的納米顆粒鑲嵌在鋁粉顆粒之間，熱膨脹系數與硅接近，在保證背場附著力、背場鈍化同時，實現了太陽能電池背面鋁漿的低翹曲性。
[0022]制備上述鋁漿時是分別準備好鋁粉、玻璃粉和添加劑，有機載體則由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹脂中的一種或多種物質混合后在100-200°C溶解、攪拌均勻制得，然后將各原料組分混合，制得鋁漿。
[0023]使用的有機載體是由10%乙基纖維素、65%松油醇、5% 二乙二醇丁醚、6%醇酯、12%丁基卡必醇、2%酚醛樹脂混合，在100-200°C溶解、攪拌均勻制得的有機載體
[0024]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0025]本發明提供了高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，可以綜合利用了常規降低翹曲的方法，降低了鋁粉層的熱膨脹系數，同時降低了鋁粉顆粒間作用力，進而保證背場附著力和背場鈍化效果的前提下，大幅降低硅片翹曲。本發明鋁漿燒結于電池背面后，通過在鋁粉顆粒間鑲嵌低膨脹系數的金屬氧化物、氮化物、碳化物來降低燒結后鋁層的熱膨脹系數及鋁粉間作用力，達到大幅降低硅片翹曲的目的，同時保證鋁粉層與硅片的附著力，保證鋁背場的鈍化作用。本發明能在不提高電池成本、不改變現有工藝前提下降低鋁漿引起的硅片翹曲。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0027]制備方法:分別準備好鋁粉、玻璃粉和添加劑，有機載體則由松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹脂中的一種或多種物質混合后在100-20(TC溶解、攪拌均勻制得，然后將各原料組分混合，制得鋁漿。
[0028]按照上述制備方法，如表1所示，漿料A為對照組，B為加入一般氧化物粉體作為添加劑的對比例，漿料Al至A5為本發明鋁漿的五種具體實施方法。
[0029]表1鋁漿配比(w%)
[0030]
【權利要求】
1.一種高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，它包括以下重量百分比的組分: 鋁粉 60% — 80% 玻璃粉0.1%—6% 有機載體15% — 35% 添加劑0.1% — 5%，且各組分的重量百分含量之和小于等于100% ； 所述添加劑為含金屬源的有機物，所述含金屬源的有機物的通式為M(R)n或者(R)n(MOx)y，其中M代表金屬離子；R代表苯基或者1-6個碳的烷基；n代表R的個數，η為1_5 ;X代表O原子的個數，X為3或4，y代表金屬酸根MOx的個數，y為1_5。
2.根據權利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述M為鈦、招、硼或銦。
3.根據權利要求2所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述含金屬源的有機物選自鈦酸四丁酯、三烷基鋁、三乙基硼和三苯基銦中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述鋁粉的平均粒徑為I μ m?10 μ m。
5.根據權利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述玻璃粉為鉛系、秘系玻璃中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述有機載體為松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、DBE、乙基纖維素、樹脂中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述鋁漿還包括分散劑，所述分散劑在鋁漿中的重量百分比為0.5%-10%,且各組分的重量百分含量之和等于100%。
8.根據權利要求6所述高附著力、低翹曲的晶硅電池背面鋁漿，其特征在于，所述分散劑為硬脂酸、司班、卵磷脂、油酸、月桂酸中的一種或多種。
【文檔編號】H01L31/0224GK103745765SQ201310727471
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】趙保星, 易臻希, 謝于柳 申請人:湖南紅太陽光電科技有限公司