本發明涉及電子漿料技術領域，具體涉及一種太陽能鋁導體漿料及其制備方法。
背景技術：
晶體硅太陽能電池制造時，利用絲網將鋁漿印刷在硅片的背面，經過干燥、燒結、冷卻等工藝，可以形成在硅基板和鋁層之間形成硅-鋁合金層，以消除硅片和電極之間的肖特基勢壘，實現良好的歐姆接觸，且冷卻后的硅片上形成摻雜有鋁的硅外延生長層，即背場層，以提高電池的開路電壓和提高光電轉換效率。背鋁漿料的燒結工藝窗口的寬窄和生產成本是考量背鋁漿料的綜合性能的重要指標。
目前，改進鋁漿組成所解決的技術問題主要集中于兩點，一是減弱硅-鋁合金層的形成導致的太陽能電池片翹曲現象，另一是改善硅片與燒結層之間的歐姆接觸，增加開路電壓，以提高電池片的電性能。 后一技術問題的常用技術方案為添加摻雜劑，現有技術中已知的摻雜劑如中國專利201410463110.1中提及的稀土摻雜物，具體為鑭、釔、銪、鈥、銩、鈰等氧化物或其他化合物，稀土摻雜物的添加量為0.0001～0.5%；中國專利201210446526.3中提及的添加劑為硼、鎵、銦、鉈金屬單質中的一種或幾種；中國專利200810047523.6中提及的添加劑為三價金屬有機化合物，具體的，三價金屬有機化合物為B、Al、Ga、In有機化合物中的一種或幾種，其用量為0.05～5%。實際生產中，三價有機金屬化合物的分散性較佳，但在燒結過程中容易揮發，影響鋁層的致密度，不利于電池片電性能的提高。另外，由于硼、鎵、銦、鉈金屬單質在鋁漿中的混合形式是直接分散，上述微粉與鋁粉相似，均具有較高的表面能，容易發生金屬粉的團聚，并且由于鎵、銦、鉈的密度大于鋁粉密度，因此摻雜劑在硅鋁合金層中的摻雜不均勻，不利于歐姆接觸的形成。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種太陽能鋁導體漿料，該鋁漿通過改善玻璃粉與添加劑的接觸方式達到提高鋁層和硅片的歐姆接觸性能，提高電池的導電性能，具有性能一致和高光電轉換效率等優點。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種太陽能鋁導體漿料，其特征在于，其組分按質量分數計包括60～80%的鋁粉、0.5～10%的無鉛玻璃粉、18～36%的有機載體、0.01～5%的添加劑，所述添加劑為選自單質B、Ga、In以及含Ga、In的無機化合物、固溶體中的至少一種，添加劑為經研磨處理表面包覆有無鉛玻璃粉的包覆添加劑。
將添加劑與無鉛玻璃粉混合研磨，玻璃粉的粒徑呈正態分布，其中粒徑較小的無鉛玻璃粉吸附在添加劑的表面，在添加劑粉體之間形成阻隔，減少團聚幾率，包覆添加劑作為整體均勻分散在鋁漿中，鋁漿燒結過程中，玻璃粉融化，鋁顆粒沉積在硅片表面，添加劑顆粒在鋁層中摻雜分布均勻，提高鋁層和硅片的歐姆接觸性能和導電性能，燒結所得鋁層具有性能一致和高光電轉換效率等優點。
優選的技術方案為，添加劑為選自無機化合物和固溶體的至少一種；所述無機化合物由金屬元素和非金屬元素組合而成，金屬元素包含Ga或In，非金屬元素為選自N、P、As、S中的一種，固溶體為含第三主族金屬元素的固溶體。無機化合物和固溶體在燒結過程中能優先沉積，與硅反應生成金屬間化合物，消除硅與電極間的肖特基勢壘，形成歐姆接觸。與單質的B、Ga、In與硅形成合金相比，無機化合物和固溶體的金屬離子可進一步提高P+區域的摻雜效果。
上述無機化合物中的金屬元素可以為1-2種。
優選的技術方案為，固溶體包含銦鎵氮固溶體、鎵砷磷固溶體、鎵鋁砷固溶體、銦砷磷固溶體、鎵鋁銦磷固溶體。由第三主族金屬元祖和第五主族非金屬元素固溶體與硅形成的金屬間化合物電子半導體，電導性能增強。
為了進一步優化鋁層的歐姆接觸性能和導電性能，強化金屬間化合物性能，其中固溶體多為材料的基體，金屬化合物為強化相，優選的技術方案為，添加劑由選自無機化合物的至少一種和固溶體中的至少一種組合而成，無機化合物和固溶體含有相同的金屬元素，以添加劑質量100%計，添加劑中無機化合物的質量百分比為5～25%。含有相同金屬元素的無機化合物和固溶體之間更容易生成同一種半導體材料所形成的光伏電池背場p-n結，p-n結兩端的鋁層與硅片層形成緊密歐姆接觸狀態。
優選的技術方案為，添加劑為Mn3GaN與銦鎵氮固溶體組合而成，以添加劑質量100%計，添加劑中Mn3GaN的質量百分比為15～20%。Mn3GaN的負熱膨脹性質有助于降低降低電池片翹曲，消除或降低翹曲對電池片造成的不良影響。
優選的技術方案為，添加劑的粒徑為2.5～5μm，玻璃粉的粒徑為1～3μm。經球磨或砂磨的添加劑和玻璃粉均粉碎細化，微米級的玻璃粉更容易吸附在添加劑的表面形成穩定結構的包覆添加劑，并在后續分散過程中保持包覆形態。
本發明的另一目的在于提供一種適用于太陽能鋁導體漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1：將玻璃粉、添加劑和研磨溶劑置于球磨或砂磨設備中，持續研磨5～8h，干燥后的粉料過400～600目篩，得表面包覆有無鉛玻璃粉的添加劑；
S2：將S1所得包覆添加劑、余量玻璃粉、鋁粉和有機載體攪拌均勻，并置于研磨機中研磨，制成太陽能鋁導體漿料。
其中，S1中玻璃粉與添加劑的質量之比為（1～2）:1。
上述S1中的研磨溶劑可選擇水或乙醇。
本發明的優點和有益效果在于：
本發明太陽能鋁導體漿料通過改進添加劑在鋁漿中的形態和接觸方式，使添加劑在鋁漿中的分散更均勻，且玻璃粉在其周圍的包覆更穩定，保持固溶體晶體經粉碎處理后表面的晶界形態，有助于提高鋁層和硅片的歐姆接觸性能，進而提高太陽能電池的導電性能和光電轉換效率；
鋁漿生產過程中添加劑和部分玻璃粉經兩次研磨，可使玻璃粉和添加劑晶粒進一步細化，提高鋁背場燒結膜的致密性；
通過進一步優選添加劑的種類，并對添加劑進行組合，改善太陽能電池硅片燒結前后的翹曲，并進一步優化太陽能電池的導電性能和光電轉換效率。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
實施例1-4的鋁漿組成見下表：
實施例1-4所采用的鋁粉大小一致，添加劑的粒徑為2.5～5μm，玻璃粉的粒徑為3～5μm。
實施例1-4選擇水作為研磨介質溶劑，球磨機中的磨球大小為5～10mm，球料比為6:1，轉速為150rpm，經干燥和過篩，顯微鏡觀察玻璃粉可包覆在添加劑的外周。
實施例1-4的添加劑均為硼粉。
實施例1-4太陽能鋁導體漿料的制備方法包括以下步驟：
S1：將玻璃粉、添加劑和研磨溶劑置于球磨或砂磨設備中，持續研磨5h，干燥后的粉料過500目篩，得表面包覆有無鉛玻璃粉的添加劑；
S2：將S1所得包覆添加劑、余量玻璃粉、鋁粉和有機載體攪拌均勻，并置于研磨機中研磨，制成太陽能鋁導體漿料。
實施例1-4制備方法中，實施例1、3、4的 S1中玻璃粉與添加劑的質量比為1:1，實施例2中玻璃粉的添加量小于添加劑的添加量，因此玻璃粉和添加劑全部加入研磨設備中。
實施例5-10基于實施例4，區別在于添加劑的種類：
實施例5的添加劑為鎵單質和銦單質等重組合而成；
實施例6的添加劑為磷化鎵；
實施例7的添加劑為鎵砷磷固溶體；
實施例8的添加劑為砷化鎵和鎵鋁銦磷固溶體以質量比2:1組合而成；
實施例9-11的添加劑為氮化銦和銦砷磷固溶體組合而成，添加劑中無機化合物氮化銦的質量百分比為5%、25%、15%。
實施例12-13的添加劑為Mn3GaN與銦鎵氮固溶體組合而成，Mn3GaN無機化合物Mn3GaN的質量百分比為15%、20%。
實施例5-13的鋁漿制備方法同實施例4，添加劑的粒徑為2.5～5μm，玻璃粉的粒徑為1～3μm。
實施例14的添加劑制備工藝中，玻璃粉與添加劑的質量比為2:1。
對比例
對比例與實施例4的組分相同，區別在于不采用研磨的方式將添加劑包覆起來。
鋁漿性能測試
將導電鋁漿，采用250目網板絲網分別印刷在多晶硅片(規格：156×156mm，厚度為200±10μm，印刷質量為每片用漿1.5克，烘干溫度為200℃，烘干時間為2分鐘，再入鏈式爐燒結，燒結溫度呈梯度分布，帶速為200ipm。出爐后即得太陽能電池片。且上述實施例和對比例中的鋁漿與同一型號的太陽能電池用正銀和背銀漿料搭配。每次試驗某種漿料采用50片電池片，試驗數據取其平均值。
（1）鋁膜表面狀況：憑感官檢查，觀察是否有不銹鋼網帶印痕，鋁膜表面狀況，是否光滑、有無鋁珠、鋁苞；均無記為OK。
（2）電池片彎曲程度：電池片的彎曲程度用塞尺測量，單位為mm。
（3）電性能：電池片的串聯電阻用太陽電池片專用光電模擬測試儀器測試，按照IEC904-1公開的方法對各電池片進行測試得到。測試條件為標準測試條件(STC)：光強：1000W/m2；光譜：AM1.5G；溫度：25℃。
憑感官檢查鋁膜表面狀況，與實施例1-14相比，對比例的鋁膜光滑程度欠佳，實施例2中由于粘結相無鉛玻璃粉的加入量較少，因此鋁膜的附著力稍差。表中串阻為銀膜的串聯電阻。
對照對比例和實施例可見，使用玻璃粉包覆添加劑有助于提高鋁層串阻和光電轉化效率，進一步優選的組合添加劑還可改善電池片的翹曲，
經研磨干燥后的粉料過篩，留在篩面上的物料很少，因此采用400目或600目篩的過篩效果與500目相當。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。