改性高效晶硅太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种改性高效晶硅太阳能电池包括晶硅基板，晶硅基板的正面和背面分别丝网印刷环保导电银浆和高性能晶硅太阳能背场铝浆料，经烘干、烧结后形成银栅线电极和铝背场。与现有技术相比，本发明专利技术提供的改性高效晶硅太阳能电池中环保导电银浆采用超细氧化银与微米银粉进行复配，降低电阻率，微米银粉具有较大的振实密度和较高的烧结活性；高性能背场铝浆将多种平均粒径不同的铝粉和金属镁粉进行复配，可以改良铝浆与绒面化的硅晶片间的接触，改性碳纳米管能提高与铝液的润湿性和界面结合力，增加短路电流与开路电压，在传统工艺基础上在硅片背面沉积叠层钝化膜，具有更好的钝化效果，硅片正面制备绒面和减反膜，促进对太阳光的吸收。

【技术实现步骤摘要】
改性高效晶硅太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种改性高效晶硅太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池作为一种绿色能源，以其取之不竭、无污染、不受地域资源限制等优点越来越受到人们的重视，因而，近年来，晶体硅太阳能电池作为主要的太阳能光伏发电单元得以迅速发展。在晶体硅太阳能电池中，要获得最大的受光面积的情况下导电性要好，最大程度的把硅片产生的电能输出来，这就要求正面电子银浆的触变性好，能印出高宽比大的栅线，烧结后开路电压大，串联电阻小，并联电阻大等。并且还要遵循欧盟的RoHS指令(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、PBB、PBDE)及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC的行业的环保标准；硅太阳能电池用电子铝浆用于太阳能电池背表面场的形成，同时作为太阳能电池的背电场使用，而市场现有的铝浆在诸多性能上往往只是在某一方面有过人之处，有些光电转化效率高，但是无法避免铝包、铝刺等问题，翘曲也很严重；有的则注重于降低翘曲，但又存在附着力差、不耐水煮的现象。目前，晶体硅太阳能电池常规使用的工艺采用制绒、扩散、刻蚀、PECVD减反膜和印刷烧结等工序，硅片表面的绒面结构可以有效地降低太阳电池的表面反射率，是影响太阳电池光电转换效率的重要因素之一，但常用的机械刻槽法造成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，激光刻蚀法制得的电池的效率都比较低，反应离子刻蚀法生产成本较高；在电池片背面通常采用全铝背场或背电极加铝背场结构，并没有对背面进行钝化，背面反射率较低，影响了电池的电压和电流性能，因此，在电池片生产中，如何提升光电转换效率和降低电池制造成本已成为整个光伏产业发展的根本。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种改性高效晶硅太阳能电池及其制备方法，以解决正银浆串联电阻小，满足环保的要求，背场铝浆同时具备附着力强、耐水煮，不翘曲的优异的物理性能和高光电转化率的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种改性高效晶硅太阳能电池，包括晶硅基板，关键在于：所述晶硅基板的正面和背面分别丝网印刷环保导电银浆和高性能晶硅太阳能背场铝浆料，经烘干、烧结后形成银栅线电极和铝背场；所述环保导电银浆由以下质量份数的原料组成：复配银粉75-85份，高性能无铅玻璃粉8-15份，有机载体15-25份，其中所述复配银粉为含有质量分数为4-9％超细氧化银的微米银粉；所述高性能背场铝浆由以下质量份数的原料组成：复配铝粉50-72份，改性碳纳米管3-6份，玻璃料3-11份，有机粘结剂20-35份，所述复配铝粉是由平均粒径为2μm的球形铝粉A、平均粒径为5μm的球形铝粉B、平均粒径为8μm的球形铝粉C和平均粒径为4μm的镁粉混合而成，所述球形铝粉A、球形铝粉B、球形铝粉C和镁粉的质量比为1：(1-5)：(7.2-8.0)：(1-2.5)。优选的，所述复配银粉采用以下方法制得：将氨水滴加至质量浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液中，氨水与硝酸银的摩尔比为(1-4)：1，混合均匀得到混合溶液A，将质量比为1：(1-1.2)的油酸与质量浓度为1.5mol/L的抗坏血酸溶液混合均匀得到混合溶液B，然后将溶液A与溶液B同时滴加至反应器中，溶液A与溶液B的质量比为(18-40)：1，反应温度为15-45℃，反应时间为2-5h，反应完成后，将反应物过滤得到滤渣，将滤渣依次用去离子水和无水乙醇洗涤，洗涤产物在50℃真空下干燥4h得到所述微米银粉，所述微米银粉的粒径为0.8-2.5μm，振实密度为3.8-5.5g/cm3，然后将超细氧化银和微米银粉混合均匀得到所述复配银粉。优选的，所述改性碳纳米管采用以下方法制得：将碳纳米管置于体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，所述碳纳米管与混酸溶液的质量体积比为(1-3)g：100ml，40℃下超声处理1h，然后用蒸馏水稀释后进行离心分离，所得沉淀再次用蒸馏水冲洗至中性，将纯化的碳纳米管在质量浓度为10g/L的SnCl2溶液中进行敏化处理30min后，再将敏化的碳纳米管用蒸馏水冲洗至中性，将敏化的碳纳米管与KOH按质量比为1:(1-4)充分混合后，在N2保护下进行活化，再将活化的碳纳米管用蒸馏水冲洗至中性后干燥，最后将活性碳纳米管加入镀液中，控制PH为8-9.5，搅拌反应8-20min，得到所述改性碳纳米管；所述镀液的组分为：NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、NaH2PO2·2H2O、NH4Cl和Pb(NO3)，其中Ni2+与[H2PO2]-的摩尔比为(0.4-0.55)：1。优选的，所述高性能无铅玻璃粉为低熔点玻璃粉，软化点为370℃～480℃；所述高性能无铅玻璃粉的无机成分以及相应质量百分比为：Bi2O360-80％，SiO210-20％，TiO24-8％，ZrO56-12％。优选的，所述玻璃料的成分及相应的百分含量为：Bi2O330-60％，B2O55-15％，SiO220-40％，ZnO5-30％，Al2O33-8％，ZrO20-2％，SrO1-4％，Sb2O35-15％；所述玻璃料由平均粒径0.3～1.5μm的玻璃粉A和平均粒径为2-6μm的玻璃粉B混合而成，所述玻璃粉A与所述玻璃粉B的质量比为1：(1.8-2.6)。优选的，所述有机载体按以下质量百分比组成：有机溶剂70-80％，脲基润滑脂13-16％，聚乙烯醋酸酯6-9％，蓖麻油1-5％；所述有机溶剂为松油醇、柠檬酸三丁酯和丁基卡必醇醋酸酯的混合溶剂，松油醇、柠檬酸三丁酯和丁基卡必醇醋酸酯的质量比为(8-5)：(4-2)：1。优选的，所述有机粘结剂的成分及其相应的百分含量为：有机树脂15-35wt％，溶剂60-80wt％，消泡剂0.5-1wt％，流平剂1-2wt％，触变剂0.5-2wt％。优选的，所述有机树脂由质量比为1：(1-1.5)：(1.5-2.5)的松香改性酚醛树脂，环氧树脂和乙基纤维素混合而成；所述溶剂为丙二醇单甲醚、己二醇、甲基乙基酮、和乳酸乙酯中的一种或多种；消泡剂为BYK-066；所述流平剂为醋酸丁基纤维素、己二酸二辛酯钠或聚二甲基羧酸酯钠中的至少一种；触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡微粉或改性脲类触变剂中的至少一种。一种改性高效晶硅太阳能电池的制备方法，关键在于包括以下步骤：步骤一、清洗晶硅基板，去除表面损伤层；步骤二、将清洗后的晶硅基板放入含二氧化硅纳米球的溶液中，使晶硅基板的表面涂覆二氧化硅纳米分散层，然后将涂覆有二氧化硅纳米分散层的晶硅基板置于碱性溶液中进行腐蚀，再分别用第一酸性清洗液、第二酸洗清洗液和去离子水对腐蚀后的晶硅基板进行清洗，去除表面残余物，优化绒面结构；步骤三、在制绒后的晶硅基板扩散制备一层方阻为50-80的PN结；步骤四、对PN结进行去边缘刻蚀、及去磷硅玻璃处理；步骤五、在抛光后的晶硅基板的背面沉积叠层钝化膜，在抛光后的晶硅基板的正面沉积氮化硅减反膜；其中叠层钝化膜为从内向外设置的厚度为2-5nm的氧化硅膜，厚度为5-10nm的氧化铝膜和厚度为55～75nm的氮化硅膜，氮化硅减反膜为三层氮化硅膜，三层氮化硅膜从内向外分别为折射率为2.1-2.15的第一层膜、折射率为2.06-2.10的第二层膜和折射率为2.0-2.05第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性高效晶硅太阳能电池，包括晶硅基板，其特征在于：所述晶硅基板的正面和背面分别丝网印刷环保导电银浆和高性能晶硅太阳能背场铝浆料，经烘干、烧结后形成银栅线电极和铝背场；所述环保导电银浆由以下质量份数的原料组成：复配银粉75‑85份，高性能无铅玻璃粉8‑15份，有机载体15‑25份，其中所述复配银粉为含有质量分数为4‑9％超细氧化银的微米银粉；所述高性能背场铝浆由以下质量份数的原料组成：复配铝粉50‑72份，改性碳纳米管3‑6份，玻璃料3‑11份，有机粘结剂20‑35份，所述复配铝粉是由平均粒径为2μm的球形铝粉A、平均粒径为5μm的球形铝粉B、平均粒径为8μm的球形铝粉C和平均粒径为4μm的镁粉混合而成，所述球形铝粉A、球形铝粉B、球形铝粉C和镁粉的质量比为1：(1‑5)：(7.2‑8.0)：(1‑2.5)。

【技术特征摘要】
1.一种改性高效晶硅太阳能电池，包括晶硅基板，其特征在于：所述晶硅基板的正面和背面分别丝网印刷环保导电银浆和高性能晶硅太阳能背场铝浆料，经烘干、烧结后形成银栅线电极和铝背场；所述环保导电银浆由以下质量份数的原料组成：复配银粉75-85份，高性能无铅玻璃粉8-15份，有机载体15-25份，其中所述复配银粉为含有质量分数为4-9％超细氧化银的微米银粉；所述高性能背场铝浆由以下质量份数的原料组成：复配铝粉50-72份，改性碳纳米管3-6份，玻璃料3-11份，有机粘结剂20-35份，所述复配铝粉是由平均粒径为2μm的球形铝粉A、平均粒径为5μm的球形铝粉B、平均粒径为8μm的球形铝粉C和平均粒径为4μm的镁粉混合而成，所述球形铝粉A、球形铝粉B、球形铝粉C和镁粉的质量比为1：(1-5)：(7.2-8.0)：(1-2.5)。2.根据权利要求1所述的改性高效晶硅太阳能电池，其特征在于所述复配银粉采用以下方法制得：将氨水滴加至质量浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液中，氨水与硝酸银的摩尔比为(1-4)：1，混合均匀得到混合溶液A，将质量比为1：(1-1.2)的油酸与质量浓度为1.5mol/L的抗坏血酸溶液混合均匀得到混合溶液B，然后将溶液A与溶液B同时滴加至反应器中，溶液A与溶液B的质量比为(18-40)：1，反应温度为15-45℃，反应时间为2-5h，反应完成后，将反应物过滤得到滤渣，将滤渣依次用去离子水和无水乙醇洗涤，洗涤产物在50℃真空下干燥4h得到所述微米银粉，所述微米银粉的粒径为0.8-2.5μm，振实密度为3.8-5.5g/cm3，然后将超细氧化银和微米银粉混合均匀得到所述复配银粉。3.根据权利要求1所述的改性高效晶硅太阳能电池，其特征在于所述改性碳纳米管采用以下方法制得：将碳纳米管置于体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，所述碳纳米管与混酸溶液的质量体积比为(1-3)g：100ml，40℃下超声处理1h，然后用蒸馏水稀释后进行离心分离，所得沉淀再次用蒸馏水冲洗至中性，将纯化的碳纳米管在质量浓度为10g/L的SnCl2溶液中进行敏化处理30min后，再将敏化的碳纳米管用蒸馏水冲洗至中性，将敏化的碳纳米管与KOH按质量比为1:(1-4)充分混合后，在N2保护下进行活化，再将活化的碳纳米管用蒸馏水冲洗至中性后干燥，最后将活性碳纳米管加入镀液中，控制PH为8-9.5，搅拌反应8-20min，得到所述改性碳纳米管；所述镀液的组分为：NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、NaH2PO2·2H2O、NH4Cl和Pb(NO3)，其中Ni2+与[H2PO2]-的摩尔比为(0.4-0.55)：1。4.根据权利要求3所述的改性高效晶硅太阳能电池，其特征在于所述高性能无铅玻璃粉为低熔点玻璃粉，软化点为370℃～480℃；所述高性能无铅玻璃粉的无机成分以及相应质量百分比为：Bi2O360-80％，SiO210-20％，TiO24-8％，ZrO56-12％。5.根据权利要求3所述的改性高效晶硅太阳能电池，其特征在于所述玻璃料的成分及相应的百分含量为：Bi2O330-60％，B2O55-15％，SiO220-40％，ZnO5-30％，Al2O33-8％，ZrO20-2％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹靖，
申请(专利权)人：江苏昊科汽车空调有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32