一种用于晶硅太阳电池正面阻扩散层电极的镍浆，由85～95wt％的纳米镍粉、1～5wt％的玻璃粉和4～14wt％的有机载体组成。将有机载体置于恒温容器中加热搅拌，依次向容器中加入纳米镍粉和玻璃粉，然后将制得的混合物置于三辊研磨机中研磨，之后用丝网过滤，得到所述的镍浆。镍浆预置在晶硅太阳电池正面后烘干制得阻扩散层镍电极，作为晶硅太阳电池正面镍/铜/铝锡贱金属复合电极的阻扩散层电极，阻止铜原子向硅中扩散。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于晶硅太阳电池电极的镍浆及其制备方法。
技术介绍
降低成本是太阳电池未来能够被更广泛应用的重要条件之一，电池成本的降低主要依赖于电池效率的提高和电池制造材料成本的降低。一方面，光电转换效率的提高增加了单位面积光伏电池组件的发电功率，相应的降低了与发电面积相关的成本。另一方面，用于电池制备材料成本的降低，也能够有效的降低太阳电池的成本。20世纪80年代之后，电池效率的提升主要是由于栅线电极、硅发射极等制备技术的优化(Green,Thepathto25％siliconsolarcellefficiency:Historyofsiliconcellevolution,Prog.Photovolt:Res.Appl.,17(2009)183-189)。常规均匀发射极晶硅电池效率的提升主要依赖于浆料性能的改进。太阳电池前表面栅线电极多年以来都采用印刷银浆后高温烧结的方法制备，然而银较高的价格制约了太阳电池成本的降低。因此，寻求低成本、性能优良的新型导电浆料，以贱金属替代贵金属制备导电浆料已成为发展的必然趋势。自英国电气研究会采用二氧化铝作为导电浆料的导电功能相以来(Fedrizzi,Effectofpowderpaintingproceduresonthefiliformcorrosionofaluminiumprofiles,Progressinorganiccoatings,59(2007)230-238；Maiti,Synthesisandcharacterizationofmolybdenumaluminidenanoparticlesreinforcedaluminiummatrixcomposites,J.Alloy.Compd.,458(2008)450-456)，各国科研人员逐步开展了关于贱金属导电浆料的研究应用工作。在导电浆料方面，针对铜浆(Wu,Preparationofmicron-sizedflakecopperpowderforbase-metal-electrodemulti-layerceramiccapacitor,journalofmaterialsprocessingtechnology,209(2009)1129-1133；Wu,Preparationoffinecopperpowdersandtheirapplicationinbme-mlcc,JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing,Mineral,Metallurgy,Material,13(2006)250-255)、镍浆(Lee,Characteristicsofsurface-modifiedmetalhydrideelectrodewithflakenibytheball-millingprocess,J.Alloy.Compd.,330–332(2002)835-840；Yoshinaga,Highlydensed-mhelectrodeusingflakynickelpowderandgas-atomizedhydrogenstoragealloypowder,J.Alloy.Compd.,330–332(2002)846-850)、铜镍合金浆料(Songping,Preparationofultrafinecopper–nickelbimetallicpowdersforconductivethickfilm,Intermetallics,15(2007)1316-1321)、铜锌合金浆料(Kalendova,Comparisonoftheefficiencyofinorganicnonmetalpigmentswithzincpowderinanticorrosionpaints,Progressinorganiccoatings,57(2006)1-10；Renger,Rheologystudiesonhighlyfillednano-zirconiasuspensions,JournaloftheEuropeanCeramicSociety,27(2007)2361-2367)均进行了广泛的研究，并且铜浆已经成功应用于混合集成电路和多芯片组件的电极制备(Wang,Researchofltcc/cu,agmultilayersubstrateinmicroelectronicpackaging,MaterialsScienceandEngineering:B,94(2002)48-53)。近年来，对于太阳电池领域的银浆替代品的需求与日俱增，替代金属的主要筛选标准就是电阻率和价格。银的电阻率为1.59×10-8Ω·m，而铜的电阻率仅仅是略高，为1.75×10-8Ω·m。并且，铜的价格远低于银，2016年7月1日上海期货交易所的数据显示，铜的价格约为45元/kg，而白银的价格约为4309元/kg(Http://www.Shfe.Com.Cn/)，铜的价格仅相当于白银的近百分之一，因此采用铜作为导电浆料的导电功能相，可以极大的降低制备电池的材料成本。铜在电阻率和成本两个方面的优势，成为替代导电浆料中银的最佳选择，采用铜粉替代银粉作为导电功能相的铜浆成为近年来的研究热点。常规太阳电池的栅线电极是经丝网印刷银浆后烧结成型的，该过程通常采用Schubert烧结模型(Schubert,Thickfilmmetallisationofcrystallinesiliconsolarcells:Mechanisms,modelsandapplications,PhD(2006)；Schubert,Currenttransportmechanisminprintedagthickfilmcontactstoann-type-emiterofacrystallinesolarcell19thEuropeanSolarEnergyConferenceandExhibition,(2004)813–816)描述：在烧结过程中，有机载体受热后逐渐挥发反应。当温度达到玻璃化转变温度时，银浆中的玻璃粉开始软化。软化态玻璃包裹银粉，同时渗透到银浆与硅发射极之间的界面上浸润并刻蚀SiNx:H薄膜。软化态玻璃刻蚀SiNx:H薄膜之后，玻璃粉中的氧化铅与硅发生氧化还原反应，在硅发射极与印刷浆料的界面区域生成金属铅，与浆料中的银接触，降低了银的熔点，生成液相的铅银合金，银在硅中有一定的扩散。由于液相铅银合金对硅发射极各个晶向的刻蚀速率不同，使得刻蚀面呈倒金字塔结构。当温度降低时，铅银合金根据相图分相，银重结晶在倒金字塔的(111)面上。而当采用铜浆替代银浆，会出现两个技术难题，烧结过程中铜的氧化和由于铜的扩散而导致的发射区的高复合。一方面，铜相对于银极易氧化，并且表面生成的氧化层不能阻止内部氧化的继续发生(Hu,Kineticinvestigationofcopperfilmoxidationbyspectroscopicellipsometryandreflectometry,JournalofVacuumScience&Tech本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于晶硅太阳电池正面阻扩散层电极的镍浆，其特征在于：所述的镍浆由85～95wt％的纳米镍粉、1～5wt％的玻璃粉和4～14wt％的有机载体组成；所述的纳米镍粉的粒径为500～800nm，纯度大于99％；所述的镍浆预置在晶硅太阳电池正面，烘干后制得阻扩散层镍电极，作为晶硅太阳电池正面镍/铜/铝锡贱金属复合电极的阻扩散层电极，阻止铜原子向硅中扩散；所述的晶硅太阳电池正面镍/铜/铝锡贱金属复合电极的底层为阻扩散层镍电极，中层为导电层铜电极，顶层为抗氧化层铝锡电极。
【技术特征摘要】
1.一种用于晶硅太阳电池正面阻扩散层电极的镍浆，其特征在于：所述的镍浆由85～95wt％的纳米镍粉、1～5wt％的玻璃粉和4～14wt％的有机载体组成；所述的纳米镍粉的粒径为500～800nm，纯度大于99％；所述的镍浆预置在晶硅太阳电池正面，烘干后制得阻扩散层镍电极，作为晶硅太阳电池正面镍/铜/铝锡贱金属复合电极的阻扩散层电极，阻止铜原子向硅中扩散；所述的晶硅太阳电池正面镍/铜/铝锡贱金属复合电极的底层为阻扩散层镍电极，中层为导电层铜电极，顶层为抗氧化层铝锡电极。2.制备权利要求1所述的用于晶硅太阳电池正面阻扩散层电极镍浆的方法，其特征在于：所述的制备方法步骤如下：(1)将有机载体置于容器中，将所述容器置于温度为60～80℃的恒温水槽中，以90～180转/分钟的速率不断搅拌容器中的有机载体，加热搅拌1～10小时后，以5～30g/min的速率加入纳米镍粉，制得混合物a；(2)将恒温水槽温度提高到80～100℃，以120～200转/分钟的速率不断搅拌容器中步骤(1)制得的混合物a，加热搅拌1～5小时后，以1～5g/min的速率加入玻璃粉，制得混合物b；(3)将步骤(2)制得的混合物b置于三辊研磨机中研磨，研磨时间为6～8小时，制得混合物c...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，王文静，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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