一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法及太阳能电池技术

技术编号：40577743 阅读：4 留言：0更新日期：2024-03-06 17:19

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法及太阳能电池。TOPCon太阳能电池金属化方法包括如下步骤：TOPCon太阳能电池片表面丝网印刷银包铜导电浆料，烘干，400‑740℃空气中烧结，得第一烧结电池片；将第一烧结电池片进行激光增强烧结，同时施加反向偏转电压完成TOPCon太阳能电池片的金属化。本发明专利技术采用低成本的银包铜粉替代银粉用于TOPCon太阳能电池金属化，降低了生产成本，并采用激光增强烧结工艺提高了TOPCon太阳能电池的电性能，同时满足TOPCon太阳能电池降本和提效的需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池，具体涉及一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法及太阳能电池。

技术介绍

1、隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(tunnel oxide passivated contact，topcon太阳能电池)是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的太阳能电池。topcon太阳能电池在改善金属接触的同时降低了金属接触复合，提升了电池的开路电压、短路电流和填充因子，使topcon太阳能电池具有更高的光电转换效率。

2、传统的topcon太阳能电池的金属化工艺是正面采用银铝浆、背面采用银浆丝网印刷，烘干，然后高温烧结。由于银铝浆、银浆中银含量高，导致银铝浆、银浆的生产成本较高，从而也直接决定了topcon太阳能电池的生产成本。

3、银包铜粉的导电性和银粉的导电性接近，使用银包铜粉可以大幅减少银的使用，被视为降低太阳能电池金属化成本的有效方案。但目前银包铜浆主要用于低温的异质结太阳能电池。

4、针对topcon太阳能电池的降本需求，公开号为cn116543948a的专利公开了一种n型topcon太阳能电池用银铝浆，以质量百分含量计，该银铝浆包含：银粉55-75%、银包铜粉10-30%、铝粉1-4%、玻璃粉1-10%、有机载体一3-10%、有机载体二2-5%、助剂0.2-3%，余量为溶剂。通过丝网印刷制备好的银铝浆，经过烧结退火一体炉进行烧结及光注入，制得topcon太阳能电池。其成本仅能降低10-24%，但转换效率比烧结不含银包铜粉的纯银铝浆的太阳能电池的转换效率降低了0.071-0

技术实现思路

1、为了同时满足topcon太阳能电池降本和提效的需求，本专利技术提供一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法及太阳能电池。

2、第一方面，本专利技术提供一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，采用如下技术方案实现：

3、一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，包括如下步骤：

4、topcon太阳能电池片表面丝网印刷银包铜导电浆料，烘干，400-740℃空气中烧结，得第一烧结电池片；

5、将第一烧结电池片进行激光增强烧结，同时施加反向偏转电压完成topcon太阳能电池片的金属化；

6、以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料包含银包铜粉 5-95%、银粉 0-75%、合金粉末0-2%、玻璃粉1-6%、有机树脂0.1-3%、分散剂0.1-1%、铜扩散抑制剂0-5%、抗氧化剂0-5%和溶剂余量。

7、本专利技术采用低成本的银包铜粉替代银粉用于topcon太阳能电池金属化，降低了生产成本，并采用激光增强烧结工艺提高了topcon太阳能电池的电性能，同时满足topcon太阳能电池降本和提效的需求。

8、优选的，所述空气中烧结的温度为450-700℃。

9、更优选的，所述空气中烧结的温度为500-650℃。

10、最优选的，所述空气中烧结的温度为600℃。

11、优选的，所述铜扩散抑制剂的含量为0.1-5wt%。

12、更优选的，所述铜扩散抑制剂的含量为0.1-0.4wt%。

13、优选的，所述铜扩散抑制剂选自硅或含硅合金粉、含有吸附螯合基团的有机物、具有吸附铜离子作用的硅酸盐或铝酸盐、与氧化铜反应的玻璃粉、金属或金属合金粉、氮化物中的一种或多种。

14、银包铜导电浆料中加入铜扩散抑制剂，避免了高温下铜向硅体内扩散造成的复合损失，避免了银包铜浆高温烧结对topcon太阳能电池电性能的负面影响。

15、本申请中，所述硅或含硅合金粉中的含硅合金粉包括但不限于硼硅合金粉、镁硅合金粉或铝硅合金粉中的一种或多种。

16、优选的，所述含有吸附螯合基团的有机物为含有羧酸、磷酸或磺酸中一种或多种基团的小分子、表面活性剂或大分子树脂、或含有与铜络合的冠醚、edta及含有edta基团的有机物中的一种或多种的混合物。

17、本申请中，所述具有吸附铜离子作用的硅酸盐或铝酸盐包括但不限于分子筛、沸石、膨润土或蒙脱土中的一种或多种。

18、本申请中，所述金属或金属合金粉中的金属包括但不限于金、镍、铝、铬或钽中的一种或多种；所述金属或金属合金粉中的金属合金粉包括但不限于镍铜锡合金粉。

19、本申请中，所述氮化物包括但不限于氮化钛、氮化钽或氮化钨中的一种或多种。

20、更优选的，所述铜扩散抑制剂为含有与铜络合的冠醚。

21、本申请中，所述含有与铜络合的冠醚包括但不限于二环己烷并-18-冠醚-6。

22、优选的，所述抗氧化剂的含量为0.1-4wt%。

23、更优选的，所述抗氧化剂的含量为0.1-0.4wt%。

24、优选的，所述抗氧化剂选自碳材料、氮杂环类化合物、磷酸及亚磷酸脂类化合物、具有还原性的化合物、比铜活泼的金属、硼粉、锗粉中的一种或多种。

25、银包铜导电浆料中加入抗氧化剂，提高了铜的抗氧化性，避免了高温下铜氧化造成的电阻损失，避免了银包铜浆高温烧结对topcon太阳能电池电性能的负面影响。

26、本申请中，所述碳材料包括但不限于石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或富勒烯中的一种或多种。碳材料可以阻止铜的氧化。

27、本申请中，所述氮杂环类化合物包括但不限于苯并三氮唑、苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑、苯并噻唑、巯基苯并噻唑、2-巯基吡啶或2-羟基吡啶中的一种或多种。

28、本申请中，所述具有还原性的化合物包括但不限于水合肼和/或硼氢化钠。

29、本申请中，所述比铜活泼的金属包括但不限于镁、铝、锌或镍中的一种或多种。

30、更优选的，所述抗氧化剂为锗粉。

31、优选的，所述银包铜粉中银含量为10-90wt%。

32、优选的，以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料用于p区金属化的组成包含银包铜粉5-95%、银粉0-75%、铝粉0-2%、合金粉末0-2%、玻璃粉1-6%、有机树脂0.1-3%、分散剂0.1-1%、铜扩散抑制剂0-5%、抗氧化剂0-5%和溶剂余量。

33、优选的，以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料用于p区金属化的玻璃粉的组成包括pbo 30-90%、bi2o3 0-20%、sio2 0-35%、li2o 0-7%、na2o 0-10%、zno 0-15%、al2o3 0-35%、b2o3 5-60%、bao 0-50%和tio2 0-30%。

34、优选的，所述银包铜导电浆料用于p区金属化的玻璃粉的组成还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：te、se、sn、ag、ce、cs、cu、fe、k、rb、w、ge、ga、in、ni、ca、mg、sr、mo、y、as、la、nd、co、pr、gd、sm、dy、eu、ho、yb、lu、ta、v、hf本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述铜扩散抑制剂选自硅或含硅合金粉、含有吸附螯合基团的有机物、具有吸附铜离子作用的硅酸盐或铝酸盐、与氧化铜反应的玻璃粉、金属或金属合金粉、氮化物中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述含有吸附螯合基团的有机物为含有羧酸、磷酸或磺酸中一种或多种基团的小分子、表面活性剂或大分子树脂、或含有与铜络合的冠醚、EDTA及含有EDTA基团的有机物中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述抗氧化剂选自碳材料、氮杂环类化合物、磷酸及亚磷酸脂类化合物、具有还原性的化合物、比铜活泼的金属、硼粉、锗粉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述银包铜粉中银含量为10-90wt%。

6.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料用于P区金属化的组成包含银包铜粉5-95%、银粉0-75%、铝粉0-2%、合金粉末0-2%、玻璃粉1-6%、有机树脂0.1-3%、分散剂0.1-1%、铜扩散抑制剂0-5%、抗氧化剂0-5%和溶剂余量。

7.根据权利要求6所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述玻璃粉的组成包括PbO 30-90%、Bi2O3 0-20%、SiO2 0-35%、Li2O0-7%、Na2O 0-10%、ZnO 0-15%、Al2O3 0-35%、B2O3 5-60%、BaO 0-50%和TiO2 0-30%。

8.根据权利要求7所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述玻璃粉的组成还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：Te、Se、Sn、Ag、Ce、Cs、Cu、Fe、K、Rb、W、Ge、Ga、In、Ni、Ca、Mg、Sr、Mo、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ta、V、Hf、Cr、Cd、Sb、F、Zr、Mn、Ru、Re、P和Nb。

9.根据权利要求6所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述合金粉末的组成含有Al、Si、B、Mg、Ti、Ni和Fe中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料用于N区金属化的组成包含银包铜粉5-95%、银粉0-75%、合金粉末0-2%、玻璃粉1-6%、有机树脂0.1-3%、分散剂0.1-1%、铜扩散抑制剂0-5%、抗氧化剂0-5%和溶剂余量。

11.根据权利要求10所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述玻璃粉的组成包括TeO 0-80%、PbO 0-50%、Bi2O3 0-50%、SiO20-50%和Li2O 0-50%；所述TeO和PbO的含量不能同时为0%。

12.根据权利要求11所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述玻璃粉的组成还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：Zn、B、Sn、Ti、Ag、Al、Ce、Cs、Cu、Fe、K、Na、Rb、W、Ge、Ga、In、Ni、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ta、V、Hf、Cr、Cd、Sb、F、Zr、Mn、P、Ru、Re和Nb。

13.根据权利要求10所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述合金粉末的组成含有P、Sb和Bi中的一种或多种。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的一种用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述TOPCon太阳能电池包括正面P区且背面N区、正面N区且背面P区的太阳能电池，以及背面P区且背面N区的BC背接触太阳能电池。

15.一种太阳能电池，其特征在于，由权利要求1-14中任一项所述的用银包铜浆的TOPCon太阳能电池金属化方法制得。

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【技术特征摘要】

1.一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述铜扩散抑制剂选自硅或含硅合金粉、含有吸附螯合基团的有机物、具有吸附铜离子作用的硅酸盐或铝酸盐、与氧化铜反应的玻璃粉、金属或金属合金粉、氮化物中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述含有吸附螯合基团的有机物为含有羧酸、磷酸或磺酸中一种或多种基团的小分子、表面活性剂或大分子树脂、或含有与铜络合的冠醚、edta及含有edta基团的有机物中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述抗氧化剂选自碳材料、氮杂环类化合物、磷酸及亚磷酸脂类化合物、具有还原性的化合物、比铜活泼的金属、硼粉、锗粉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述银包铜粉中银含量为10-90wt%。

6.根据权利要求1所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述银包铜导电浆料用于p区金属化的组成包含银包铜粉5-95%、银粉0-75%、铝粉0-2%、合金粉末0-2%、玻璃粉1-6%、有机树脂0.1-3%、分散剂0.1-1%、铜扩散抑制剂0-5%、抗氧化剂0-5%和溶剂余量。

7.根据权利要求6所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述玻璃粉的组成包括pbo 30-90%、bi2o3 0-20%、sio2 0-35%、li2o0-7%、na2o 0-10%、zno 0-15%、al2o3 0-35%、b2o3 5-60%、bao 0-50%和tio2 0-30%。

8.根据权利要求7所述的一种用银包铜浆的topcon太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述玻璃粉的组成还包含以下一种或多种元素或含该元素的化合物：te、se、sn、ag、ce、cs、cu、fe、k、rb、w、ge、ga、in、ni、ca、mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光耀，徐友勇，乔琦，柴良，付若凝，
申请(专利权)人：晶澜光电科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：

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