Sn‑Bi基钎料用于制作晶硅异质结太阳电池电极制造技术

Sn‑Bi基钎料用于制作晶硅异质结太阳电池电极，属于太阳电池材料技术领域。本发明专利技术所述的Sn‑Bi基钎料成分为Sn和Bi，其中Bi的重量百分比含量为5~70%，余为Sn。使用本发明专利技术所述合金代替银浆制作晶硅异质结太阳电池不仅可以避免银资源的大量消耗，大大降低成本，而且会减少太阳电池的固有电阻，这对进一步提高电池发电效率十分有利。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池材料
，涉及一类适用于制作晶硅异质结太阳电池电极的合金。
技术介绍
基于扩散制结技术的同质结多晶硅和单晶硅太阳电池是目前光伏市场的主流产品。受材料和工艺的限制，这类太阳电池转换效率的提高和成本降低的空间有限。在硅基材料太阳电池发展中，为了寻求更高的电池效率，研究人员提出了一种新型结构的电池，晶硅/非晶硅（a-Si/c-Si）太阳电池，即晶硅异质结太阳电池。经过几十年的努力，人们通过对a-Si/c-Si结构进行结构的微调和相关材料及工艺的改善，使得晶硅异质结太阳电池有大幅度提高。2014年Panasonic公司已经研制出转换效率高达25.6%的商业规模的晶硅异质结太阳电池，其效率远远高于目前主流产品的同质结单晶硅或多晶硅的电池效率。可见，晶硅异质结太阳电池市场前景十分广阔。在晶硅异质结太阳电池结构中，前电极和背电极均处于电池最外层的透明导电氧化物（TCO）层上。TCO层的导电氧化物主要有铟锡氧化物（ITO）、氧化锌掺铝（AZO）、氧化锡掺氟（FTO）等几类。目前采用的电极制作方法是电子行业中普遍使用的银浆漏网印刷法，即将银浆在TCO层上通过丝网印刷得到栅线，后进行固化形成电极。银浆为银粉与高分子物质的混合体，其中银是优良导体，但是资源稀缺，价格昂贵。固化的银浆电极的导电主要依赖于其中银的粉末相互接触实现，这种形式的导电比银体材的导电能力大大降低。同时，高分子物质的存在会阻碍这种接触和导电，使导电更加困难。综合因素导致银浆的电阻远远大于银的体电阻，是银电阻的十倍以上。所以电子行业使用银浆导电是不得已的选择。但是电子行业所需银浆较少，所以行业可以接受。而晶硅异质结太阳电池生产中需要大量的银浆制电极，银浆的使用是这类电池成本的主要组成部分，使这类电池的成本高居不下。寻找新的材料和工艺代替印刷银浆制电极，节省银资源，降低成本，对于促进晶硅异质结太阳电池的大规模产业化至关重要。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一类适用于制作晶硅异质结太阳电池电极的钎料合金，可以在已形成的太阳电池的结构和性能可以耐受的温度范围内，在晶硅异质结太阳电池表面TCO熔化和铺展，与之形成良好的附着，在凝固后实现电极所需的收集电荷和传导电流的作用。本专利技术所述的用于制作晶硅异质结太阳电池电极的材料为Sn-Bi基的钎料合金，合金的主要成分为Sn和Bi，其中Bi的重量百分比含量为5~70%，余为Sn。为了提高钎料的钎焊性能或力学性能，可以单独或同时加入少量的其它合金元素。这些元素及各自含量范围为分别为：Sb：0~0.5%，Ni：0~1%，Ge：0-0.5%，Ga：0~0.5%，Al：0~0.5%，Ce：0~0.1%，P：0~0.1%，S：0~0.1%。本专利技术所述的合金的体电阻小于银浆固化后的体电阻。本专利技术所述的合金与TCO膜接触形成的接触电阻小于固化的银浆与TCO膜间的接触电阻。将本专利技术所述的某一合金参照电子行业中电子焊膏的制作方法制成适合丝网印刷的焊料膏体。根据晶硅异质结太阳电池的表面栅线电极布置，将焊料膏体丝网印刷在电池表面的TCO上。采用电子行业中常用的回流焊温度制度进行回流焊，即可制得所需栅线电极。本专利技术将各种合金体电阻及各自与TCO之间的接触电阻与商用银浆的进行对比。体电阻方面，以模具及银浆产品推荐的固化工艺将银浆制成直径20mm、高度10mm的短柱，将横截面打磨平整。用四探针方法测量测量其体电阻。测得银浆的体电阻率为170μΩ▪cm。银浆与ITO膜的之间的接触电阻以附图1所示的方法进行。将银浆在ITO膜上漏网印刷成栅线，其中栅线长为10mm，宽为2mm。以银浆产品推荐的固化工艺进行固化得到栅线电极。以传输线模型方法测定银栅线电极与ITO膜之间的接触电阻。本专利技术测得所使用的对比银浆栅线电极与ITO膜之间的接触电阻为0.75Ω。使用本专利技术所述合金代替银浆制作晶硅异质结太阳电池不仅可以避免银资源的大量消耗，大大降低成本，而且会减少太阳电池的固有电阻，这对进一步提高电池发电效率十分有利。附图说明图1传输线模型测量栅线与TCO膜间接触电阻示意图。其中图（a）为本专利技术实施例中印刷栅线参数，w=10mm，s=2mm；图（b）为图（a）中栅线电极与TCO膜之间接触电阻Rc在RT～l关系线上的求解图示。图2合金实施例1-3中栅线在ITO膜上回流焊温度制度。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例1。将Sn-15Bi合金熔化，在250℃浇铸成直径20mm的圆棒，切成高10mm的短柱，将截面打磨平整。用四探针方法测量测量其体电阻。测得该合金的体电阻率为33μΩ▪cm。将合金粉末制成的膏体漏网印刷在ITO上形成附图1a所示的栅线，其中栅线长w为10mm，宽s为2mm。以附图2所示的温度制度回流焊得到金属栅线电极。以万用电表测量任意两根相邻栅线间总电阻RT。作出RT～l直线关系图，如附图1b所示，得到该合金制成的电极与ITO的接触电阻为0.50Ω。实施例2。将Sn-35Bi-0.5Sb合金熔化，在250℃浇铸成直径20mm的圆棒，切成高10mm的短柱，将截面打磨平整。用四探针方法测量测量其体电阻。测得该合金的体电阻率为45μΩ▪cm。将合金粉末制成的膏体漏网印刷在ITO上形成附图1a所示的栅线，其中栅线长w为10mm，宽s为2mm。以附图2所示的温度制度回流焊得到金属栅线电极。以万用电表测量任意两根相邻栅线间总电阻RT。作出RT～l直线关系图，如附图1b所示，得到该合金制成的电极与ITO的接触电阻为0.58Ω。实施例3。将Sn-52Bi-0.3Al合金熔化，在250℃浇铸成直径20mm的圆棒，切成高10mm的短柱，将截面打磨平整。用四探针方法测量测量其体电阻。测得该合金的体电阻率为58μΩ▪cm。将合金粉末制成的膏体漏网印刷在ITO上形成附图1a所示的栅线，其中栅线长w为10mm，宽s为2mm。以附图2所示的温度制度回流焊得到金属栅线电极。以万用电表测量任意两根相邻栅线间总电阻RT。作出RT～l直线关系图，如附图1b所示，得到该合金制成的电极与ITO的接触电阻为0.65Ω。本文档来自技高网...

【技术保护点】
Sn‑Bi基钎料用于制作晶硅异质结太阳电池电极，其特征是所述的Sn‑Bi基钎料成分为Sn和Bi，其中Bi的重量百分比含量为5~70%，余为Sn。

【技术特征摘要】
1.Sn-Bi基钎料用于制作晶硅异质结太阳电池电极，其特征是所述的Sn-Bi基钎料成分为Sn和Bi，其中Bi的重量百分比含量为5~70%，余为Sn。2.根据权利要求1所述的Sn-Bi基钎料用于制作晶硅异质结太阳电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏秀琴，黄海宾，周浪，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36