用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池制造技术

本发明专利技术为提供一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池，所述铝浆包含：大颗铝粉；有机载体，其包括溶剂及树脂或纤维素；其中，所述大颗铝粉的中位粒径(μm)与含氧量(％)的比值(中位粒径(μm)/含氧量(％))为10～15。本发明专利技术的一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池，可以减少因铝粉的出粉、铝珠、铝层对SiN

Aluminum paste for local back field solar cells and local back field solar cells using the aluminum paste

The invention provides an aluminum slurry for a local back field solar cell and a local back field solar cell applying the aluminum slurry, the aluminum slurry comprises: a large aluminum powder; an organic carrier, which comprises a solvent, a resin or a cellulose; wherein, the ratio of the median particle size (\u03bc m) of the large aluminum powder to the oxygen content (%) (median particle size (\u03bc m) / oxygen content (%)) is 10-15. The aluminum paste used for the local back field solar cell and the local back field solar cell using the aluminum paste can reduce the influence of aluminum powder, aluminum bead and aluminum layer on sin

【技术实现步骤摘要】
用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池
本专利技术为涉及一种铝浆，特别涉及一种包含具特定粒径与含氧量的比例的大颗铝粉的铝浆。本专利技术还涉及一种应用该铝浆的局部背面场太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池厂为了提升最佳的效率表现，在2013年起已经逐步导入局部背面场(localbacksurfacefield,LBSF)的技术。此技术的操作方式为射极钝化及背电极(PassivatedEmitterandRearContact,PERC)。其作法为使用原子层沉积(ALD，AtomicLayerDeposition)法或化学气相沉积(CVD，ChemicalVaporDeposition)法将SiOx、TiOx、AlOx沉积在硅芯片电池片上作为背钝化层，再以CVD制程将SiNx沉积形成保护层(cappinglayer)。钝化层在局部背面场太阳能电池的主要功能在于修复硅芯片表面的缺陷。因为，在硅芯片切割与加工处理过程中，会产生非晶相(amorphous)的硅，而非晶相的硅会存在较多的悬空键(danglingbond)。这些位于硅芯片边缘的悬空键会使硅芯片受光后所产生的载子(carrier)被中和掉，进而减少载子寿命(carrierlifetime)并降低电性。局部背面场太阳能电池则会因为钝化层的功能而使开路电压(opencircuitvoltage,Voc)与短路电流(shortcircuitcurrent,Isc)而提升，并能够使光电转换效率明显增加。然而，因为钝化层只提供有限的铝-硅接触，故会使串联电阻(Rs)较高而降低填充因子(fillfactor,FF)。PERC铝浆的开发便针对具有背钝化层的硅基太阳能电池而衍生。局部背面场太阳能电池与过去常规或传统太阳能电池相比，主要差异在于传统硅基太阳能电池用的铝浆为以网印方式印刷在硅芯片背面，其铝层为直接与硅芯片接触并烧结后形成全面的背面场(BSF)；然而，在局部背面场太阳能电池中，铝层大部分(>95％)覆盖在SiNx的保护层上，仅留下有限的雷射开孔面积以使铝能与硅直接接触，进而在经过烧结后，形成局部背面场(LBSF)。LBSF技术面临一个主要的技术问题是：铝层要在SiNx的保护层上产生附着，即可能对钝化层产生破坏。若钝化层遭受破坏，则局部背面场太阳能电池变得无法维持较高的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、电性及转换效率。其次，因为铝层与硅芯片的接触仅通过雷射开孔的有限的面积，在适量玻璃粉(1.0～5.0重量％，占铝浆总重量)的作用下，在铝浆的配方中，铝粉本身的粒径大小及铝粉表面氧化铝层的厚度，便会成为影响铝-硅的共烧过程中是否产生损害局部背面场太阳能电池质量的出粉(powderissue)、铝珠(bead)及局部背面场(LBSF)位置导致空孔(void)问题的关键。然而，就现今的涉及具有背钝化层的硅基太阳能电池而言，皆专注在玻璃粉于铝浆配方的应用上，进而控制铝层对于局部背面场太阳能电池的背钝化层(SiOx,TiOx,orAlOx/SiNx)的侵蚀与附着能力。由此可知，现有技术皆忽略铝浆中含量超过60重量％以上铝粉在烧结过程中即对局部背面场太阳能电池整体的质量特性与可靠度所产生的影响，更未针对上述技术问题有所教示或建议。举例来说，有人提出一种铝浆，其为包含60～87重量％的铝粉及高含铅量的玻璃粉，并利用氧化铅(PbO)易熔解易反应的特性，强化铝浆与保护层的附着力；然而，在现有技术中，并未探讨铝浆中含量超过60重量％以上铝粉在与硅的烧结过程中，所产生的出粉、铝珠、铝层对SiNx保护层的附着及局部背面场位置导致空孔等问题对局部背面场太阳能电池整体的质量特性与可靠度所造成的影响。因此，如何开发出一种可用于LBSF的铝浆，并减少因铝粉的出粉、铝珠、铝层对SiNx保护层的附着及LBSF位置的空孔等现象的产生进而影响局部背面场太阳能电池的光电转换效率的问题，是所有LBSF研发人员引颈期盼的技术重点。
技术实现思路
为解决上述现有技术的缺失，本专利技术为提供一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆及应用该铝浆的局部背面场太阳能电池。更详细而言，本专利技术人们基于下述理论，进而完成本专利技术。(出粉)因为铝浆在局部背面场太阳能电池的烧结过程所产生的出粉，主要与铝粉的熔融速率快慢有关，理论上，在传统或常规太阳能电池中，因为一般P-type硅基太阳能电池的金属浆料(正面银浆、背面银浆、背面铝浆)在印刷干燥后的烧结最高温度为720～820℃，再加上铝层与硅芯片全面接触，故铝粉与硅芯片在铝-硅共熔的最低温度约577℃(Eutecticpoint)以上时，即开始反应共熔。或者，在传统或常规太阳能电池中，因为纯铝的熔点为660.32℃，故铝粉达熔点以上后会撑破铝粉表面的氧化铝壳层，因此铝粉流出而有机会与硅芯片形成铝硅合金。相对于此，在局部背面场的硅芯片中，因为有钝化层存在，虽因为局部雷射开孔而使铝粉中的铝层有与硅接触的机会，但铝与硅可反应共熔的比例远低于传统或常规硅基太阳能电池。再者，一旦铝在熔融后于多孔性(porous)的氧化铝壳层间流动，则未能及时与硅反应共熔的熔铝即会因为热膨胀系数高的关系，而可能流至铝层表面。若该熔铝再经过冷却，则会在铝层表面形成不规则的小颗粒粉末，此现象即为铝粉的出粉。此种出粉的产生将影响形成模块时乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA,EthyleneVinylAcetate)层压的接着强度，进而使可靠度变差而降低太阳能电池模块的使用寿命。(铝珠)若以具能量色散X射线光谱仪的电子显微镜(ScanningelectronmicroscopywithenergydispersiveX-rayspectroscopy,SEM/EDX)针对铝珠进行成份分析，能够得知铝珠的组成为以铝元素为主，硅含量在5.0～30.0重量％。因此，若探究铝珠(bead)的产生原因，主要为因为局部背面场太阳能电池的背钝化层的存在对铝-硅共熔产生阻碍。虽然已知硅在铝层的扩散速度很快，但为了避免局部背面场太阳能电池的烧结的温度峰值对钝化层产生较大的破坏，上述的烧结的温度峰值会较传统或常规太阳能电池低20～40℃，故烧结过程铝-硅合金的分布并不会很均匀。再者，于冷却过程中，铝-硅合金中的硅随着温度降低而往硅芯片回流，更造成铝-硅合金与纯铝在铝层中的分布更不均匀。因此，在热膨胀系数具有明显差异的情形下，在降温过程中，热膨胀系数较小的铝-硅合金的收缩速率较慢，纯铝便会受降温时收缩速率快的影响，而将部分铝硅合金排挤出至成膜表面并形成铝珠。针对局部背面场的铝浆烧结过程中容易产生铝珠的问题，关键在于有效控制铝与硅反应的时机及反应速率。因为铝粉在参与铝硅共熔反应时，除借助在烧结过程中预先将玻璃粉熔融而对铝粉表面的氧化铝产生侵蚀而使纯铝在熔融后能够流出氧化铝壳层与硅接触反应外，铝粉本身粒径大小及氧化铝壳层厚度对铝硅反应的时机与速率快慢便成为主要影响因素。铝粉颗粒小时，因为比表面积大，在相同升温受热条件下，小粒径铝粉(D50:1.0～3.0μm)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆，其特征在于，包含：/n大颗铝粉；/n有机载体，其包括溶剂，以及树脂或纤维素；其中，/n所述大颗铝粉的中位粒径(μm)与含氧量(％)的比值为10～15，且所述大颗铝粉占所述铝浆的60～80重量％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于局部背面场太阳能电池的铝浆，其特征在于，包含：
大颗铝粉；
有机载体，其包括溶剂，以及树脂或纤维素；其中，
所述大颗铝粉的中位粒径(μm)与含氧量(％)的比值为10～15，且所述大颗铝粉占所述铝浆的60～80重量％。


2.根据权利要求1所述的铝浆，其特征在于，所述大颗铝粉的中位粒径(μm)与含氧量(％)的比值为11～13。


3.根据权利要求1所述的铝浆，其特征在于，所述大颗铝粉的含氧量为0.1～2.0重量％。


4.根据权利要求3所述的铝浆，其特征在于，所述大颗铝粉的含氧量为0.3～1.0重量％。


5.根据权利要求1所述的铝浆，其特征在于，还包含小...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄滢华，张弘樱，白友钦，
申请(专利权)人：磐采股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW