一种太阳能电池用铝导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池用铝导电浆料，所述铝导电浆料包括铝粉、无机玻璃粉、有机载体和金属元素化合物；所述金属元素化合物为可溶于有机溶剂的锡化合物、铅化合物和银化合物中的至少一种；所述金属元素化合物可在有氧条件下氧化分解成金属氧化物。本发明专利技术还提供了该铝导电浆料的制备方法。采用本发明专利技术提供的铝导电浆料的晶硅电池片在保持铝背场的外观、耐水煮性、翘曲度均符合行业要求前提下，铝背场对硅的附着力及电池的光电转化效率均有一定量的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池用铝导电浆料及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池用铝导电浆料及其制备方法。
技术介绍
随着世界能源的枯竭，各种替代能源，如太阳能、风能、水能等得到了广泛的关注。尤其是太阳能电池，有望成为未来电力供应的主要支柱，晶体硅太阳能电池是光伏市场上的主导产品，而导体浆料是制作晶体硅太阳能电池的主要辅助材料。这类浆料主要由导电金属粉、无机玻璃粉、有机载体等混合轧制而成。背场铝导电浆料为该类浆料的一种，它印刷在电池的整个背光面上，并形成PP+结，为电池提供部分的开路电压(Voc)，因此，铝导电浆料的性能好坏对电池的电性能优劣有着重要的影响。目前对向铝导电浆料的研究方向有：一是如何在现有的基础上，通过浆料配方的改进，提高电池的光电转换效率；另一个是改善铝导电浆料的其他特殊性能，如降低其对电池的翘曲度的影响，改善耐水煮性能等。公开号为CN101425545A的专利公开了一种环保型铝导电浆料，该铝导电浆料的组成中含有0.05-5.0wt％三价金属(如硼、铝、镓，铟)有机化合物中的一种或几种。该专利具体公开了：添加一定量的三价金属的有机化合物，可以在热处理中保护金属铝粉末的氧化，并提高了Si-Al合金中的P+的浓度，使太阳电池的光电效率达到较高水平。三价金属有机化合物具体如何保护金属铝粉被氧化，以及如何提高Si-Al合金中P+的浓度的问题，该专利则未涉及。事实上，三价金属有机化合物，如三乙基硼、三丁基铝等，在空气中加热时，一般会燃烧并发生分解，其中的铝元素与氧结合生成氧化铝，其燃烧与分解的耗氧作用与浆料中普通的有机物(如溶剂，树脂等)并无二致。因此，添加三价金属有机化合物并不能起到专利所提到的效果或者是效果较差。公开号为CN101621082A的专利公开了一种硅太阳能电池背场用铝导电浆料，该专利采用锡粉作为无机粘结剂，目的在于克服现有硅太阳能电池用铝导电浆料因添加玻璃粉而引起的导电性差及弯曲的问题。虽然采用金属粉的导电性要比无机玻璃粉的好，但铝导电浆料中的无机粘结剂不仅仅是粘接铝膜与硅衬底的作用，其更重要的目的是：在熔融时腐蚀球形铝粉表面的氧化铝，使内部新鲜的铝剥离出来而与硅形成硅铝合金层(铝背场)，而金属锡粉无腐蚀氧化铝的效果，因此采用该方法得到铝导电浆料制备的电池片光电转换效率达不到行业的要求，并且电池片的翘曲度降低也有限。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的太阳能电池用铝导电浆料存在光电转换效率低的技术问题，提供一种光电转换效率高的太阳能电池用导电浆料及其制备方法。本专利技术公开了一种太阳能电池用铝导电浆料，所述铝导电浆料包括铝粉、无机玻璃粉、有机载体和金属元素化合物；所述金属元素化合物为可溶于有机溶剂的锡化合物、铅化合物和银化合物中的至少一种；所述金属元素化合物可在有氧条件下氧化分解成金属氧化物。本专利技术还提供了上述太阳能电池用铝导电浆料的制备方法，包括将金属元素化合物分散于有机载体中，混匀后，加入无机玻璃粉、铝粉，研磨后得到所述太阳能电池用铝导电浆料。铝导电浆料形成铝背场的原理是，铝导电浆料中含有的大量的铝粉微球，该铝粉微球表面覆盖一定厚度(一般在10～20nm)的氧化铝，当铝导电浆料在经过烧结炉时，在热作用或熔融状态的玻璃粉的腐蚀下，该氧化铝膜破裂，其中新鲜的铝单质被剥离出来，铝单质之间相互接触形成背场的主体层，与硅衬底接触的那部分铝与硅形成硅铝合金层，该硅铝合金层形成PP+结。本专利技术太阳能电池用铝导电浆料，所述浆料中添加一定量的金属元素化合物，该金属元素化合物可在空气气氛下氧化分解成金属氧化物，并且，在常温下，该金属元素化合物呈液态，或者溶于有机溶剂后呈液态，而液态物质的分散性，较普通固体颗粒的要好得多，尤其是比纳米级的固体颗粒的分散性好。将该金属元素化合物预先分散在有机载体中，而后再分散到浆料体系中，液态(或者溶于有机溶剂后呈液态)金属元素化合物在粘稠的浆料体系中很容易均匀分布，也不会发生团聚与沉淀现象，在常温下，本专利技术的浆料处于稳定均匀的体系。当本专利技术的铝导电浆料过烧结炉时，在烧结气氛状态下(气氛为普通空气)，该金属元素化合物与空气中的氧气，在一定的温度下(烧结炉中的温度段)发生氧化分解反应，锡化合物、铅化合物或银化合物分别被氧化分解形成氧化锡、氧化铅或者氧化银，同时生成水及二氧化碳。金属元素锡、铅、银的活泼性小于铝，被氧化分解形成的氧化锡、氧化铅或氧化银，与从铝粉球剥离出来的新鲜铝原子接触时，可被铝原子还原形成锡、铅或银的金属单质，铝原子同时被氧化成氧化铝。由氧化物被还原形成的单质金属原子，在凝聚形成金属微粒时，存在一个纳米级的过程，因其高表面积效应，该金属微粒在烧结段的一定温度区域内呈现液态，因此纳米级的金属粒子可自由流动，并填充在铝原子与铝原子、或者铝原子与硅原子(P型硅衬底)的间隙中，从而降低了整个导电通道的接触电阻。因此，电池的串联电阻减少，填充因子增加，铝背场对硅片的附着力以及电池的光电转化效率均有一定量的提升。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种太阳能电池用铝导电浆料，所述铝导电浆料包括铝粉、无机玻璃粉、有机载体和金属元素化合物；所述金属元素化合物为可溶于有机溶剂的锡化合物、铅化合物和银化合物中的至少一种；所述金属元素化合物可在有氧条件下氧化分解成金属氧化物。根据本专利技术所提供的太阳能电池用铝导电浆料，优选地，以铝导电浆料的总重量为基准，所述铝粉的含量为60-80wt％，所述无机玻璃粉的含量为0.5-3.0wt％，所述有机载体的含量为19-30wt％，所述金属元素化合物的含量为0.01-0.50wt％。本专利技术所添加的金属元素化合物，因其形成的氧化物被还原成金属单质时，消耗浆料中的金属铝原子，而使铝原子氧化成氧化铝而存在于背场膜中，氧化铝为不良导体，所以金属元素化合物含量不能太高，否则背场膜的体电阻或与硅的接触电阻会增大，从而影响电池的效率；太少，则金属单质微粒的填充效果不明显。根据本专利技术所提供的太阳能电池用铝导电浆料，优选地，所述锡化合物为四苯基锡、四丁基锡、四乙基锡、三甲基一苯基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、马来酸二丁基锡和马来酸二辛基锡中的至少一种；所述铅化合物为四苯基铅，四丁基铅，四乙基铅和三甲基一苯基铅中至少的一种；所述银化合物为山嵛酸银、月桂酸银，棕榈酸银、硬酯酸银、羧基硬酯酸银、油酸银和癸酸银中至少的一种。根据本专利技术所提供的太阳能电池用铝导电浆料，所述金属元素化合物优选为有机金属锡化合物，有机锡化合物来源广泛，材料成本低廉，很多有机金属锡化合物在常温下性质稳定，呈液态，非常容易溶于普通的有机溶剂中。并且在高温氧化分解后，不会留下除金属氧化物以外的残留杂质，对背电场膜的体电阻的降低非常有利。虽然金属银化合物氧化分解，并被铝还原后得到的银单质金属的导电性最好，但有金属银化合物的制备较难，并且材料成本高。有机铅化合物则对环保不利，并且其还原后形成的铅的导电性也不太好。因此本专利技术中，优选地，所述金属元素化合物为四苯基锡、四丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池用铝导电浆料，其特征在于，所述铝导电浆料包括铝粉、无机玻璃粉、有机载体和金属元素化合物；所述金属元素化合物为可溶于有机溶剂的锡化合物、铅化合物和银化合物中的至少一种；所述金属元素化合物可在有氧条件下氧化分解成金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池用铝导电浆料，其特征在于，所述铝导电浆料包括铝粉、无机玻璃粉、有机载体和金属元素化合物；所述金属元素化合物为可溶于有机溶剂的锡化合物、铅化合物和银化合物中的至少一种；所述金属元素化合物可在有氧条件下氧化分解成金属氧化物；以铝导电浆料的总重量为基准，所述铝粉的含量为60-80wt％，所述无机玻璃粉的含量为0.5-3.0wt％，所述有机载体的含量为19-30wt％，所述金属元素化合物的含量为0.01-0.50wt％。2.根据权利要求1任意一项所述的太阳能电池用铝导电浆料，其特征在于，所述锡化合物为四苯基锡、四丁基锡、四乙基锡、三甲基一苯基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、马来酸二丁基锡和马来酸二辛基锡中的至少一种；所述铅化合物为四苯基铅，四丁基铅，四乙基铅和三甲基一苯基铅中至少的一种；所述银化合物为山嵛酸银、月桂酸银，棕榈酸银、硬酯酸银、羧基硬酯酸银、油酸银和癸酸银中至少的一种。3.根据权利要求2所述的太阳能电池用铝导电浆料，其特征在于，所述金属元素化合物为四苯基锡、四丁基锡、二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡中的至少一种。4.根据权利要求1所述的太阳能电池用铝导电浆料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟华，黎飞云，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44