全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆制造技术

本发明专利技术全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，由以下重量份数的各组分组成：球形银粉10‑20份；片状银粉50‑60份；双酚A型环氧树脂14‑30份；活性稀释剂5‑9.6份；固化剂双氰胺0.77‑1.18份；固化促进剂0.02‑0.04份；触变助剂0.2‑0.5份。本发明专利技术还公开了银浆的制备方法和以其制作晶体硅太阳能电池的工艺。按本发明专利技术所提供的背面银浆及制作流程制备的晶体硅太阳能电池片具有较高的光电转换效率，对比传统浆料和制备工艺制备的电池，其光电转换效率有0.4%的绝对值提升，且其焊接附着力也完全满足当前对电池片焊接附着力的使用要求。

Low Temperature Curable Silver Paste for All-Aluminum Back-field Crystalline Silicon Solar Cells

The low-temperature curable silver paste for all-aluminium BACK-FIELD crystal silicon solar cells consists of 10_20 spherical silver powder, 50_60 flake silver powder, 14_30 bisphenol A epoxy resin, 5_9.6 active diluent, 0.77_1.18 curing agent dicyandiamide, 0.02_0.04 curing accelerator and 0.2_0.5 thixotropic additives. The invention also discloses a preparation method of silver paste and a process for making crystal silicon solar cells. The crystal silicon solar cell sheet prepared according to the backside silver paste and the manufacturing process provided by the invention has higher photoelectric conversion efficiency. Compared with the batteries prepared by traditional paste and manufacturing process, the photoelectric conversion efficiency is improved by an absolute value of 0.4%, and the welding adhesion of the crystal silicon solar cell sheet fully meets the current application requirements for the welding adhesion of the battery sheet.

【技术实现步骤摘要】
全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆
本专利技术涉及太阳能电池用导电银浆领域，具体涉及全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆、制备方法及其应用。
技术介绍
随着石油、煤炭、天然气等化石能源的过度开采和消耗，能源危机和温室效应环境污染日益严重，迫使人类寻求可替代的新型清洁能源。在未来漫长的时间里，太阳将成为人类清洁能源的有效提供者。太阳能发电直接将太阳能辐射转换为电能，是所有清洁能源中对太阳能转换环节最少、利用最直接的方式。目前主要的太阳能电池是晶体硅太阳能电池，且从技术成熟度、光电转换效率和原材料来源考虑，今后很长一段时间内光伏太阳能电池的重点发展对象仍将是硅系太阳能电池。如何进一步提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率是业界持续不断的追求目标之一。铝背场（BSF）是现代晶体硅太阳能电池普遍采用的典型的背表面钝化结构，经过多年的发展，铝背场的生产工艺已逐步趋向成熟、稳定，对铝背场的各项研究也日益深化，这些都表明在今后相当长一段时间内铝背场仍将广泛用于晶体硅太阳能电池，对于提高电池的转化效率具有重大贡献。因此目前传统晶体硅太阳能电池片的制备工艺流程是将原料裸硅片经前清洗制绒后，进行扩散制备PN结，再刻蚀去除PSG磷硅玻璃层，经PECVD镀减反膜制成蓝膜片后，先用丝网印刷工艺印刷背面银浆制备背面银电极，经烘干后印刷背面铝浆制备铝背场，烘干后再印刷正面银浆制备正面银电极，然后经烘干和短时高温共烧结形成电池片。为满足这一工艺制程，其中背面银浆主要由导电功能相、高温无机粘结相玻璃粉和印刷助剂有机载体及其它辅助助剂组成。其中有机载体印刷后在高温下分解，并不存在于最终的背面银电极中。玻璃粉因需要满足熔点低，高温烧结时流动性好，能够很好润湿硅片表面，同时能够对硅片内部进行渗透形成良好的附着力等性能要求，因此业界目前使用最多的玻璃粉为铅系玻璃粉，虽然能够满足一系列的性能要求，但是由于体系含铅比例较高，对环境污染较大，不符合环保要求。在太阳能电池日益普及的情况下，含铅太阳能电池导电银浆的使用将受到限制并将逐渐被淘汰。尽管目前针对这一现状已有不少无铅玻璃体系被开发出来，但对电池的光电转换性能有一定的牺牲，且在玻璃粉的制备过程中仍不免使用其它一些重金属，对环境仍有相当的污染。因此如能从根本上改变现有晶体硅太阳能电池的制备工艺和结构，避免玻璃粉的使用，将能彻底改变这一现状，解决环境污染问题。另一方面，对于使用普通背面银浆的常规电池结构，由于背面铝浆致密性低，背面银浆不能有效附着在其上，因此背面银浆是直接印刷在硅基体上，导致背面银电极区域无铝背场存在，成为无效合区域，这降低了电池对少数载流子的收集率，使得电池的开路电压降低，短路电流降低，最终导致电池的光电转换效率降低。因此，如能改变这一结构，提高铝背场的致密性，有效使得背面银电极可以良好的附着在铝背场上，从而在背银区域形成BSF层，可提高所制备太阳能电池的开路电压和短路电流，有效提高电池的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其不使用无机高温粘结剂玻璃粉，因而无铅、无镉、无铊，利用其制备的电池片性能优异，光电转化效率高。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，由以下重量份数的各组分组成：球形银粉10-20份；片状银粉50-60份；双酚A型环氧树脂14-30份；活性稀释剂5-9.6份；固化剂双氰胺0.77-1.18份；固化促进剂0.02-0.04份；触变助剂0.2-0.5份。进一步的，所述球形银粉表面包覆有表面处理剂，所述球形银粉的纯度大于99.90%，所述球形银粉的D50为0.8-2.0μm；所述片状银粉的纯度大于99.90%，所述片状银粉的D50为2.0-4.0μm。进一步的，所述的双酚A环氧树脂为E51型环氧树脂和E44型环氧树脂中的一种或两种。进一步的，所述活性稀释剂为丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚中的一种或几种混合物。进一步的，所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑中的一种或几种混合物。进一步的，所述触变助剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油中的一种或几种混合物。一种全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆的制备方法，包括以下步骤：按配方重量份数准确称量各物料于容器中，首先在带有自转和公转功能的行星式高速搅拌机中混合均匀，然后再在三辊研磨机上研磨分散至细度15μm以下，外观细腻均匀无粗大颗粒，进一步使用200目筛网过滤，即得全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，并于-5°C条件下冷冻储存。一种使用全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型银浆制备太阳能电池片的方法，包括以下步骤：首先按传统晶体硅太阳能电池片的制备工艺流程将原料裸硅片经前清洗制绒后，进行扩散制备PN结，再刻蚀去除PSG磷硅玻璃层，经PECVD镀减反膜制成蓝膜片后，先用丝网印刷工艺全版印刷背面铝浆，烘干后再印刷正面银浆，然后再经烘干，按照电池片烧结工艺短时高温快烧共烧结，制备形成铝背场和正面银电极，再印刷所述全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型银浆，在150-200°C烘箱中固化10-30min制备形成背面银电极，进行测试分选。与现有技术相比，本专利技术全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆的有益效果是：1）按本专利技术配方所获得的晶体硅太阳能电池用背面银浆因不使用玻璃粉，因此不含铅、镉等有害元素，完全符合环保要求；2）本专利技术产品采用球形银粉和片状银粉的混合粉末作为导电材料，且以片状银粉为主，球形银粉为辅，使得电极膜更加均匀致密，导电相网络接触更加完善，从而有效提高了银电极的导电性能和附着力；3）本专利技术制备的电池片，背面银电极在背铝层上面，在背银区域形成了BSF层，提高了所制备太阳能电池的开路电压和短路电流，有效提高了电池的光电转换效率。具体实施方式以下为本专利技术的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本专利技术，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域人员理解，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例专利技术中。实施例1按质量份称取粒径D50为0.8μm的球形银粉10份，D50为4.0μm的片状银粉60份，双酚A型环氧树脂E5120份，活性稀释剂丁二醇二缩水甘油醚8.3份，固化剂双氰胺1.18份，固化促进剂2-甲基咪唑0.02份，触变助剂气相二氧化硅0.5份，将上述物料依次投入带有自转和公转功能的行星式搅拌器中混合均匀后，再将混合均匀的物料转移至三辊研磨机上按一定的工艺进行研磨分散，得到外观细腻均匀无粗大颗粒的浆料，经测试，细度<10μm，黏度为46Pa.S。进一步经200目丝网过滤后，包装，于-5℃条件下储藏备用。在晶体硅太阳能电池生产线上先按传统太阳能电池的生产工艺流程将大小为156mm*156mm厚度为180μm的标准原料单晶裸硅片经前清洗制绒后，进行扩散制备PN结，再刻蚀去除PSG磷硅玻璃层，经PECVD镀减反膜制成蓝膜片后，先用丝网印刷工艺全版印刷背面铝浆，烘干后再印刷正面银浆，然后再经烘干，按照电池片烧结工艺短时高温快烧共烧结，制备形成铝背场和正面银电极，再印刷上述浆料，然后在150℃烘箱中固化30min制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于，由以下重量份数的各组分组成：球形银粉                  10‑20份；片状银粉                  50‑60份；双酚A型环氧树脂           14‑30份；活性稀释剂                5‑9.6份；固化剂双氰胺              0.77‑1.18份；固化促进剂                0.02‑0.04份；触变助剂                  0.2‑0.5份。

【技术特征摘要】
1.全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于，由以下重量份数的各组分组成：球形银粉10-20份；片状银粉50-60份；双酚A型环氧树脂14-30份；活性稀释剂5-9.6份；固化剂双氰胺0.77-1.18份；固化促进剂0.02-0.04份；触变助剂0.2-0.5份。2.根据权利要求1所述的全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于：所述球形银粉表面包覆有表面处理剂，所述球形银粉的纯度大于99.90%，所述球形银粉的D50为0.8-2.0μm；所述片状银粉的纯度大于99.90%，所述片状银粉的D50为2.0-4.0μm。3.根据权利要求1所述的全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于：所述的双酚A环氧树脂为E51型环氧树脂和E44型环氧树脂中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于：所述活性稀释剂为丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚中的一种或几种混合物。5.根据权利要求1所述的全铝背场晶体硅太阳能电池用低温固化型背面银浆，其特征在于：所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑中的一种或几种混合物。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵玉勤，张群，冷青松，耿心彤，杨全荣，
申请(专利权)人：江苏正能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32