太阳能电池正面电极用导电浆料制造技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池正面电极用导电浆料，包括导电相金属粉末、玻璃相和有机相，基于导电浆料的总重量，还含有０．０５－１％的添加剂，所说的添加剂为ＴｉＯ↓［２］粉体或ＳｎＯ↓［２］粉体。本发明专利技术的太阳能电池正面电极用导电浆料，不仅使电池正面电极的剥离机械强度提高，而且电池的填充因子ＦＦ增大，串联电阻减小，光转化效率提高，使电池具有好的综合电性能和机械性能的平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池正面电极用导电浆料。技术背景在太阳能电池制作工艺中，需在其n+型半导体上形成一个欧姆接触电 极。形成欧姆接触电极的方法有二种， 一是采用真空蒸镀法，二是采用丝 网印刷法。为了降低太阳能电池的生产成本，实现工业化和规模化生产， 一般采用丝网印刷方法。丝网印刷方法制备太阳能电池正面电极是采用厚膜导电浆料，涂覆在硅 基片上，经过干燥，然后在红外烧结炉中烧结，使之金属化形成电极。丝网印刷用的导电浆料有导电相、玻璃相和有机载体相组成。导电相主 要由金属银粉组成，作为电极的导电物质。玻璃相主要在烧结过程中产生 液化，提供硅基片和电极的黏结。有机载体相提供合适的粘度和触变性， 使之具有良好的印刷性能。传统太阳能电池由p-型基板、n+正面磷发射极、印刷在钝化层上面的金 属电极、减反射膜(典型的减发射膜为Si3N4)、铝背面接触和p+铝背场(BSF) 组成。在电池制作过程中电极金属化烧结期间，导电浆料中玻璃相提供给 下面硅基板表面一个接触黏结。要形成好的欧姆接触必须完全蚀刻SiNj咸 反射膜。当温度大于60(TC时，玻璃相开始液态化，润湿氮化硅减反射膜， 并开始溶解银颗粒在其接触表面。随着温度的升高，玻璃相开始蚀刻氮化 硅膜， 一直到全部穿透氮化硅膜，硅发射极表面开始溶解在玻璃相中。此外，玻璃相作为银颗粒转移至硅发射极表面的介质，在烧结过程中，银颗 粒重结晶在硅发射极表面。丝网印刷电极金属化形成欧姆接触就是银颗粒 通过玻璃相的溶解和重结晶。当导电浆料中玻璃相含量较小时，在硅片和 电极之间不能形成很好的黏结，电极的剥离机械强度降低。假如导电浆料 中玻璃相含量增大，在烧结过程中的软化和流动，在硅表面和电极之间形 成一绝缘层，导致接触电阻的增加，因此导电浆料中玻璃相的数量和种类 是决定接触电阻、硅表面蚀刻、开路电压Voc和填充因子FF的主要因素， 它还决定了电池是否具有好的电性能和机械性能的平衡。在太阳电池的生产制造的发展过程中，都是围绕着提高太阳电池的光电 转换效率和降低太阳电池的生产成本这两个重点。通过降低接触电阻是提 高光转化效率有效方法之--。在WO2003025945中，通过减少导电浆料中玻璃相的含量，在桨料中添 加0.1-10wt。/。的Fe203、 FeO、 MnO、 0120这类金属氧化物，达到既可以降 低接触电阻，又能具有满足应用要求的电极剥离机械强度的目的。但是这 类氧化物在烧结过程中，和玻璃发生反应，使得玻璃的粘度变小，很容易 在硅表面和电极之间形成一层玻璃绝缘层，导致电池的串联电阻增大，填 充因子降低，因而电池转化效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳能电池正面电极用导电浆料，以克服现 有技术存在的上述缺陷。本专利技术导电浆料，包括导电相金属粉末、玻璃相和有机相，基于导电浆 料的总重量，还含有0.05-lwt。/。的添加剂，所说的添加剂为Ti02粉体或Sn02粉体，优选的为Ti02粉体，优选的含量为0.1-0.5wt^;所说的添加剂粉体颗粒大小应与导电相金属粉末相似。假如添加量小于 0.05wt%，接触电阻变大，填充因子变小；而当添加量大于lwt。/。时，电极 剥离机械强度降低。因此，优选的为0.1-0.5wt。/。；优选的，本专利技术导电浆料的组分和重量百分比含量包括导电相金属粉末 60-90%， 玻璃相 1-10% 有机相 8-25% 添加剂 0.05-1%所说的导电金属粉末为银粉，颗粒大小范围为0.1-10pm，形态为球形 或准球形，假如银粉颗粒大于10pm，电极在烧结过程中银粉溶解速度慢， 在硅表面重结晶银的量减少，导致接触电阻增大；而当银粉颗粒小于0.^m 时，电极烧结过程中本身易于烧结收縮，电极和硅表面之间产生裂纹，使 电池性能劣化。因此，银粉颗粒大小优选为2-6Mm;所说的玻璃相为Si-B-Al-Pb-O体系玻璃，软化温度为440°C-560°C，电 极在60(TC-90(TC下烧结。当玻璃相的软化温度小于44(TC时，在电极烧结 过程中，玻璃相液化温度低，液态持续时间长，将发射极烧穿。而当软化 温度大于56(TC时，不能取得好的黏结强度；假如玻璃相含量小于lwt%， 电极黏结强度降低。而当大于10wt。/。时，不仅电池的电性能下降，而且电 极的可焊性也将被劣化，优选的为3-6城％;所说的Si-B-A1-Pb-O体系玻璃，可采用传统的熔制方法进行制备；所说的有机相由溶剂和增粘剂组成。溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯或柠檬酸酯等，增粘剂为乙基纤维素、丁基纤维素、硝化纤维素等；溶剂增粘剂为40:1 5:1 (wt/wt)，有机相加入量为8-25wt%;将上述四个组分在容器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，用刮板 细度计测定细度为10-15pm，用粘度仪测定粘度为100-300Pa.s (Brookfield HBT/10rpm,25°C)，即得到丝网印刷用太阳能电池正面电极用浆料。本专利技术在导电浆料中添加Ti02或Sn02， TK)2和Sn02在烧结过程中不改 变玻璃相对减反射膜的润湿和蚀刻，以及银颗粒在玻璃相中的溶解。在冷 却过程，由于Ti02、 Sn02在玻璃中起到晶核剂的作用，使得在硅和电极 界面上玻璃相产生微晶，由于玻璃相微晶化，溶解银在玻璃相中过饱和度 增大，析出的结晶银数量增加，接触电阻变小。同时由于玻璃相的微晶化， 提供了更多的界面，增加了导电的接触点和隧道效应，使得电阻变小。玻 璃相的微晶在硅表面产生一个钉扎作用，因而使得黏结强度增加。既能满 足电极的剥离机械强度，又具有低的串联电阻和高的填充因子。因此，本专利技术的太阳能电池正面电极用导电浆料，不仅使电池正面电 极的剥离机械强度提高，而且电池的填充因子FF增大，串联电阻减小，光 转化效率提高，使电池具有好的综合电性能和机械性能的平衡。具体实施方式实施例1将银粉(平均粒径为2.5pm) 80.7g，玻璃粉末3.0g，有机相(松油醇: 乙基纤维素为10:lwt/wt)为16g， Ti02为0.3g在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到导电浆料。用此浆料通过丝网印刷制成太阳能电 池的正面电极，按常规方法制备成太阳能电池，测定其填充因子FF、串联电阻RS、转化效率T1以及电极剥离强度，其结果如表l所示。填充因子FF、串联电阻RS、转化效率T1以及电极剥离强度的定义和检 测方法，在有关太阳能电池公开的文献中有详细的描述和报道。实施例2-4和比较例1-3在实施例2-4和比较例1-3中导电浆料制备工艺和电池制备工艺相似于 实施例l，除了改变银粉和玻璃相的含量，以及不同的添加剂和添加量，其 组成和电池性能结果如表1所示。表l导电浆料组成与太阳能电池性能<table>table see original document page 8</column></row><table>以比较例的填充因子FF、串联电阻Rs、光转化效率T!为1，其它与之 比较相对值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在于，包括导电相金属粉末、玻璃相和有机相，基于导电浆料的总重量，还含有０．０５－１ｗｔ％的添加剂，所说的添加剂为ＴｉＯ↓［２］粉体或ＳｎＯ↓［２］粉体。

【技术特征摘要】
1.太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在于，包括导电相金属粉末、玻璃相和有机相，基于导电浆料的总重量，还含有0.05-1wt％的添加剂，所说的添加剂为TiO2粉体或SnO2粉体。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在 于，添加剂为Ti02粉体。3. 根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在 于，添加剂的含量为0.1-0.5wt%。4. 根据权利要求2所述的太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在 于，添加剂的含量为0.1-0.5wt%。5. 根据权利要求l所述的太阳能电池正面电极用导电浆料，其特征在 于，所说的导电浆料的组分和重量百分比含量包括导电相金属银粉末60-90%， 玻璃相 1-10% 有机相 8-25% 添加剂 0.05-1%。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云霞，郑建华，张亚萍，丁丽华，曾惠丹，陈国荣，
申请(专利权)人：华东理工大学，上海佩仕电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]