具有异质结的太阳能电池用聚合物导电浆料制造技术

异质结太阳能电池用聚合物导电浆料包含银粉末、有机粘合剂和功能添加剂，其中软化温度低于200℃的卤代聚合物用作结构形成剂，硅氧烷单元数小于3000个的聚合物有机硅化合物用作功能添加剂，混合物比例如下(重量％)：银粉末—80

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有异质结的太阳能电池用聚合物导电浆料


[0001]本专利技术涉及厚膜微电子学，即涉及用于生产丝网印刷导电接触层的材料，并且该材料可用于形成太阳能电池栅格(grid)。

技术介绍

[0002]半导体太阳能电池由半导体材料(例如硅)制成。硅基底的表面上的接触可以通过使用丝网印刷技术施加导电液体浆料(以下称为“浆料(paste)”)产生。
[0003]浆料组合物通常包含导电组分，该导电组分为细金属粉末、结构形成剂、有机溶剂和用于厚膜材料的特定印刷性能的各种功能添加剂。
[0004]目前，厚膜太阳能电池制造的主要趋势之一是减小基于导电浆料的接触栅格宽度，从而通过减小导体线性电阻来提高太阳能电池效率。这是在开发导电浆料组合物时通过综合方法实现的，即使用具有特定晶粒尺寸参数的细金属粉末，确保浆料的稳定印刷性能；溶剂或溶剂的混合物，其确保所需的固相和基质润湿性，并因此确保最终产品的相对单分散性；具有特定的分子量范围和官能团的聚合物组分；一种或多种功能添加剂。
[0005]导电浆料的组合物可以包含以下组分：
[0006](A)至少一种导电填料，
[0007](B)结构形成剂，
[0008](C)至少一种功能添加剂。
[0009]术语“导电”是指传导热和/或电流的能力。
[0010]作为导电填料(A)，可以使用银、铂、钯、镍、铜和/或它们的各种组合物的粉末。金属粉末颗粒的形状可以为球形、薄片状或它们的混合物。
[0011]作为结构形成剂(B)，可以使用热固性和/或热塑性树脂基组分。聚酯树脂、酚树脂、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂及它们的各种组合物可以用作结构形成剂。
[0012]作为功能添加剂，可以使用分散剂、乳化剂、润滑剂(slip agent)、粘合剂、增稠剂、消泡剂、流变剂及它们的各种组合物，它们提供了所需的印刷范围和浆料的技术性能。
[0013]导电浆料的组合物还可以包含溶剂(D)。
[0014]作为溶剂，可使用二元醇(例如二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚和丙二醇单乙醚)、酯类(例如2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇单异丁酸酯、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇二异丁酸酯)、酮类(例如环己酮和异佛尔酮、松油醇)。优选使用高沸点溶剂以避免在丝网印刷和烘焙过程中出现的问题。这种优选的高沸点溶剂包括二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯、三丙二醇单甲醚、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇单异丁酸酯、松油醇。
[0015]使用混合器、三辊研磨机或回旋混合器，将组分(A)、(B)和(C)以一定比例均匀化混合后生产导电浆料。
附图说明
[0016]图1示出了具有两个平行导体形式的导电栅格截面的太阳能电池(SC)的前表面区域的示意图；几何特征具体如下：L
‑
导体长度，h
‑
导体高度，d
‑
导体宽度。
[0017]图2示出了当导体横截面积S
sec
保持恒定时，绝对效率值根据相对导体宽度d减小。
[0018]图3示出了当导体高度h保持恒定时，绝对效率值根据相对导体宽度d减小。
[0019]图4示出了在紊流情况下穿过筛口的金属化浆料体积内的速度分布曲线的示意图：a)浆料穿过筛网，b)随后分离筛网和基底。
[0020]图5示出了在层流情况下沿着筛口的金属化浆料体积内的速度分布曲线的示意图：a)浆料穿过筛网，b)随后分离筛网和基底。
[0021]图6示出了使用具有不同开口宽度的筛网生产的导体模型(conductor pattern)的俯视图：a
‑
开口宽度为60μm；b
–
开口宽度为40μm。
[0022]图7示出了导体线性电阻R
line
[Ohm
·
cm]与筛口宽度[μm]的依赖关系。
[0023]图8示出了具有与丝网印刷设备不同相互作用行为特性的金属化浆料的粘性流动曲线：样品A用红色突出显示，样品B用绿色突出显示。
[0024]图9示出了实施例1
‑
4的浆料样品的导电指状物俯视图。
[0025]图10示出了实施例5
‑
7的浆料样品的指状物宽度(fingerwidth)测量结果。
[0026]图11示出了实施例5
‑
7的浆料样品的电流
‑
电压测量结果。
[0027]图12示出了在干燥(a
‑
8、b
‑
9、c
‑
10、d
‑
11、e
‑
12)和固化(a1、b1、c1、d1、e1)后，实施例8
‑
12的具有浆料样品的太阳能电池横截面显微照片。
[0028]图13示出了在干燥(ρ1)和固化(ρ2)后，实施例8
‑
12的浆料样品的电阻率测量结果。
[0029]图14
‑
15示出了实施例8
‑
12的浆料样品的电流
‑
电压测量结果。

技术实现思路

[0030]太阳能
‑
电能转换器(太阳能电池、光伏变换器)的设计包括一个或多个导电接触。对于大多数类型的现代太阳能电池(单/多/无定形硅、有机太阳能电池(OPV)、薄膜)导电接触通常位于吸收太阳辐射的表面上(前表面、前侧)。在这种情况下，电荷载流子收集和从产生区域到外电路的转移是由导电接触提供的，该导电接触以薄的平行导体栅格的形式制成(图1)。这种设计是最常用的，因为它在太阳能电池的大规模生产中显著地降低了成本，尽管位于其上的接触部分遮蔽了前面。
[0031]随着技术的发展，导电接触设计的优化已经成为太阳能电池效率提高的日益重要的因素。图1示出了具有两个平行导体形式的导电接触栅格截面的太阳能电池的前表面区域的示意图。
[0032]未被导电接触占据的太阳能电池表面的一部分以有效面积S
eff
进行表征。例如，对于包含5个母线和约100个平行导体的太阳能电池前接触栅格，S
eff
值占总前表面积的95％以上。S
eff
的增加提高了太阳能电池效率，因为前面吸收了更多的光子量，因此产生了更大量的电荷载体。如图1所示，通过减小导体宽度d，使S
eff
增加是可能的。在这种情况下，依赖于最终导体宽度d和高度h之间的比例，R
line
的导体线性电阻值变化如下：
[0033]R
line
～ρ
·
L/S
sec
，(1)
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种异质结太阳能电池用聚合物导电浆料，包含银粉末、有机粘合剂和功能添加剂，所述有机粘合剂包含作为溶剂的一部分的结构形成剂，其中软化温度低于200℃的卤代聚合物用作结构形成剂，硅氧烷单元数小于3000个的聚合物有机硅化合物用作功能添加剂，混合物比例如下(重量％)：银粉末：80
‑
95有机粘合剂：4
‑
18功能添加剂：0.1
‑
2.0。2.根据权利要求1所述的导电浆料，其中所述银粉末的平均粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆，
申请(专利权)人：浆状单晶体科技企业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：