晶体硅太阳能电池正面电极导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种晶硅太阳能电池正面电极导电浆料及其制备方法。该晶硅太阳能电池正面电极导电浆料由腐蚀刻蚀剂、金属粉、有机载体和玻璃粉组成；所述腐蚀刻蚀剂为一种或者多种晶体化合物，其熔点温度为250℃～760℃；所述玻璃粉为非晶体结构。在电极导电浆料烧结的过程中，所述腐蚀刻蚀剂直接由固体变成液体，使之容易流动；其和软化了的玻璃粉协调作用，从而易于刻蚀并穿透晶体硅太阳能电池正面的减反射绝缘层，使导电金属粉和晶体硅太阳能电池形成良好的欧姆接触，并且能润湿导电金属粉，加强金属粉之间的接触，形成导电性能优良的晶硅太阳能电池正面电极。

Positive electrode conductive slurry of crystalline silicon solar cell and preparation method thereof

The present invention discloses a positive electrode conductive slurry of crystalline silicon solar cell and a preparation method thereof. The positive electrode of the amorphous silicon solar cell conductive paste by corrosion etching agent, metal powder, glass powder and organic carrier composition; the corrosion etching agent is one or more crystalline compound, its melting temperature is 250 to 760 DEG C; the glass powder is non crystal structure. In the process of electrode conductive paste sintered in the corrosion etching agent directly from solid to liquid, making it easier to flow; and the softening of the glass powder coordination function, which is easy to penetrate and etching of crystalline silicon solar cell positive anti reflective insulation layer, the conductive metal powder and crystal silicon solar cells to form good ohmic contact the wetting and conductive metal powder, metal powder to strengthen the contact between the positive electrode has excellent electrical properties of crystalline silicon solar cell.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池
，具体地涉及一种晶硅太阳能电池正面电极导电浆料及其制备方法。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁型能源，随着煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭，开发、利用太阳能成为大热点，太阳能电池就是利用太阳能的一种重要手段。其中，已经实现工业化生产的晶硅太阳能电池就是太阳能电池中的一种。作为晶硅太阳能电池最为核心的组成部分，电池片为了将光照下产生的电流收集并导出，需要在正面及背面上分别制作一个电极。制造电极的方法很多，丝网印刷及共烧是目前最为普遍的一种生产工艺。晶硅太阳能电池正面电极用导电浆料与背面电极用导电浆料、铝背场用浆料一样，都是采用丝网印刷的方式涂覆于硅片上，并通过共烧结在硅片正面形成正面电极。共烧结后的晶硅太阳能电池电极必须附着牢固、不落灰、硅片不易变形，并且易于焊接，便于用导线将光照产生的电流收集并导出。与硅太阳能电池背面电极用导电浆料相比，硅太阳能电池正面电极用导电浆料必需具备穿透氮化硅减反射膜的能力。传统的晶硅太阳能电池正面导电浆料由银粉、玻璃粉、添加剂和有机载体组成，其导电浆料通常被印制到晶硅太阳能电池正面或者光照面，然后烧结形成正面电极。在烧结过程中，导电浆料中的玻璃粉蚀刻并穿透晶硅太阳能电池正面或者光照面的减反射绝缘层如氮化硅、氧化钛、氧化铝、氧化硅或者氧化硅/氧化钛，使银粉与晶硅太阳能电池基体接触，形成正面电极。通常玻璃粉在浆料中有如下作用:1.润湿金属粉，促进金属粉的烧结；2.蚀刻减反射层，并推动金属与硅表面的接触并保证两者间的粘结作用。玻璃粉在烧结过程中逐步软化，在短暂的工艺周期内，通常为I?2分钟，软化时部分玻璃粉停留在金属粉中流动，另一部分玻璃粉软化至底层与减反射层反应。为了使金属粉与硅表面形成良好的欧姆接触，则要求减反射层必须被完全蚀刻，同时又不能穿透PN结区。在选择玻璃粉时，玻璃粉的成分、软化点、热膨胀系数、润湿性能、用量等都会影响烧结过程中的物理化学变化，进而影响太阳能电池的各种性能。如果玻璃粉含量较少，则不能保证其与减反射层充分接触并完全反应；若要保证减反射层完全被穿透，则需要加足够量的玻璃粉；但若玻璃粉的加入量越高，则导电金属相的相对含量越低，金属颗粒间的接触几率越少，将会导致电性能劣化；如果玻璃粉软化点温度太高，会造成烧结难以控制；如果玻璃粉软化点温度太低，会堵塞金属粉体之间的连通孔隙，阻碍有机载体的有效排出。传统的晶硅太阳能电池正面导电浆料所使用的玻璃粉是非晶体材料，在加热过程中，先出现整个固体变软，没有固定的熔点，而只是在某一温度范围内发生软化，这个范围称为软化区，开始发生软化的温度称为软化温度，软化温度是玻璃粉的一个特征值，不同的玻璃有不同的软化温度，与其材料组成和成分有关。玻璃粉内部的原子排列是无序的，XRD (X-ray Diffiraction Pattern)测试会显示出一个很宽强度较低的鼓包，不像晶体化合物，具有尖锐的衍射特征峰。玻璃粉通常是将氧化物加热到熔融，淬火或者骤冷而制成。例如，美国专利US2011/0308595公开的晶硅太阳能电池正面导电浆料，使用了铅碲氧化物(Pb-Te-O)玻璃粉，其制备方法为:将铅氧化物和碲氧化物混合，在空气气氛或者氧气气氛下加热到熔融状态，然后，将熔融状态的混合物淬火，研磨得到其铅碲氧化物(Pb-Te-O)玻璃粉。又如，PCT专利W02012/129554公开的晶硅太阳能电池正面导电浆料，使用了铅碲氧化物玻璃粉，其制备方法为传统的玻璃制备方法:将铅氧化物和碲氧化物混合，加热到熔融状态，然后，将熔融状态的混合物淬火，研磨得到其铅碲氧化物玻璃粉。如PCT专利W02012/129554所述，他们的玻璃粉的内部原子排列是无序的，XRD测试会显示出一个很宽强度较低的鼓包，不像晶体化合物，具有尖锐的衍射特征峰。又如，美国专利US2011/0232747公开的晶硅太阳能电池正面导电浆料，使用了铅碲锂氧化物玻璃粉，其制备方法为:将Te02，PbOJP Li2C03混合，加热到900°C熔融，保温一小时，然后骤冷而制成铅碲锂氧化物玻璃粉。又如，美国专利US2011/0232746公开的晶硅太阳能电池正面导电浆料，使用了铅碲硼氧化物玻璃粉，其制备方法是将铅碲硼的混合物，加热到800-1200°C熔融，然后将熔化的混合物骤冷而制成铅碲硼氧化物玻璃粉，其玻璃粉是非晶体，只有软化温度，没有特定的熔点温度。 目前，正面电极浆料的玻璃粉通常选用Pb-Si玻璃体系，同时也出现了Pb-Te玻璃体系。但不管何种玻璃粉系统，受到玻璃粉本身的物理性能约束，都存在上述问题，使得合适的玻璃粉和浆料的制作难度大，使用工艺窗口窄。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种附着牢固、欧姆接触好、能提高晶硅太阳能电池综合性能的正面电极导电浆料，按照总重量为100份计算，包括如下配方比例的组分:腐蚀刻蚀剂与玻璃粉 0.5~10份，其中，所述腐蚀刻蚀剂与玻璃粉的重量份比例为5/95~95/5 ;所述腐蚀刻蚀剂为铅、碲和/或添加元素的氧化物形成的晶体化合物，熔点温度为250°C~760°C;所述玻璃粉为非晶体化合物；金属粉70~93份；有机载体5~25份；所述的金属粉、玻璃粉和腐蚀刻蚀剂随机地分散在有机载体之中。本专利技术的另一个目的是提供一种工艺简单、条件易控、生产成本低的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料制备方法，包括如下步骤:制备所述腐蚀刻蚀剂；制备所述玻璃粉；制备所述有机载体；按照上述晶硅太阳能电池正面电极导电浆料的配方称取所述腐蚀刻蚀剂、玻璃粉、金属粉和有机载体；将所述腐蚀刻蚀剂、玻璃粉、金属粉和有机载体混合，研磨，得到所述晶硅太阳能电池正面电极导电浆料。本专利技术的另一目的是提供一种高性能的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，包括如下步骤:提供一种上部表面具有绝缘膜的晶体硅半导体元件，其中，所述绝缘膜为氮化硅、氧化钛、氧化铝、氧化硅中至少一种的叠加层；将I?9任一所述的晶娃太阳能电池正面电极导电衆料或10?18任一所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料的制备方法获得的导电浆料印制在所述的绝缘膜上；烧结，所述烧结的步骤为:将印制在绝缘膜上的所述导电浆料在180°C?260°C下烘干，加热到700°C?950°C烧结；冷却，得到所述晶硅太阳能电池正面电极。本专利技术晶硅太阳能电池正面电极导电浆料通过同时采用腐蚀刻蚀剂和玻璃粉，该腐蚀刻蚀剂为至少一种晶体结构，其具有特殊的内部结构和原子排列；而玻璃粉则为至少一种非晶体结构。在共烧结时，有机载体通过挥发被移除，所述腐蚀刻蚀剂直接由固体变成液体，变成容易流动的液体，其和软化了的玻璃粉协调作用，从而易于腐蚀并穿透晶体硅太阳能电池正面的减反射绝缘层，使导电金属粉和晶体硅太阳能电池形成良好的欧姆接触，并且能润湿导电金属粉，加强金属粉之间的接触，形成导电性能优良的晶硅太阳能电池正面电极，比传统工艺中的单独使用玻璃粉具有更优良的特性本专利技术晶硅太阳能电池正面电极由于采用了上述导电浆料，具有结构稳定、欧姆接触好、导电性能好等优异的综合性能。【附图说明】图1是本专利技术制备晶硅太阳能电池正面电极导电浆料的方法工艺流程示意图；图2是使用本专利技术导电浆料制备晶硅太阳能电池正面电极的方法工艺流程示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，按照总重量为100份计算，包括如下配方比例的组分：腐蚀刻蚀剂与玻璃粉?????0.5～10份，其中，所述腐蚀刻蚀剂为铅、碲和/或添加元素的氧化物形成的晶体化合物，熔点温度为250℃～760℃；所述玻璃粉为非晶体化合物；金属粉???????????70～93份；有机载体??????????5～25份。

【技术特征摘要】
1.一种晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，按照总重量为100份计算，包括如下配方比例的组分: 腐蚀刻蚀剂与玻璃粉 0.5~10份， 其中，所述腐蚀刻蚀剂为铅、碲和/或添加元素的氧化物形成的晶体化合物，熔点温度为250°C~760V ;所述玻璃粉为非晶体化合物； 金属粉70~93份； 有机载体5~25份。2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于，所述腐蚀刻蚀剂与玻璃粉的重量份比例为5/95~95/5。3.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于，所述添加元素为锂、秘、硼、钛、锌、招、银、铬、钪、铜、银、银、钠、钽、银、溴、?丐、钴、铪、镧、乾、镱、铁、硅、钡、镁、猛、鹤、镍、锡、锌、砷、错、钾、磷、铟、镓、锗等的至少一种。4.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于，所述晶体化合物为 PbTe409、PbTe03、PbTe04、PbTe3O7> PbTe5O11、Pb2TeO4> Pb2Te307、Pb2Te308、Pb3Te05、Pb3TeO6> Pb4Te1 507、Pb5Te07、Pb5TeO7> PbTe2O5> Li2Te03、Bi6B10O24^ Na2B8013、Bi4Te08、Pb6Bi4O18^PbBi6Te10' Bi2TeO5' PbBi6TeO12' BiTe0 5Pb0 5SrNb209、Pb0 25SrBi15Te0 25Nb2O9' Pb3Te2Br2O6'Pb3TeBr2O4^ Pb2CaTe06、Pb2TeCo06、PbTe2Cu06、PbTeCu307、Pb3Te2Fe2O12^ Pb (Te0 33Fe0 67)03、Pb2(Hf15Te0 5) 06 5、Pb2Te (Li。.5Α105)06、Pb2Te (Li。.5Bi。.5) 06、Pb2TeLi0.5Fe0.506、PbTeLiFeO6' Pb2Te (Li。.5LaQ.5) 06、Pb2 (Ti1.5Te0.5) O6.5、Pb2 (Ti1.5Te0.5) O6.5、Pb2(Lia5Sca5)TeO6> Pb2Li0 5Y0 5Te06、Li0 5Pb2Yb0 5Te06、Pb2MgTeO6^ Pb11Si3O17^ Ba (Fe0 5Mg0 5) PbTa0 5Te0 506>PbBaMgTeO6^ Pb0 5BaNbTe209> BaTe05、BaTe409、Pb2MgTeO6^ Pb2Mg0 5Fe0 5 (Ta0 5Te0 5) 06>Pb2MgSrTeO6、Pb2Mg (Wa9Te0.!) O6、Pb2Mg (W0 7Te0 3) O6> Pb2Mg (W0 5Te0 5) O6> Pb2Mg(Wa4Tea6) O6、Pb2Mg (W0 4Te0 6) O6> PbMnTe06、Pb (Mn0 5Te0 5) O3> Pb2MnTeO6^ PbMn2Ni6Te3O18^ Pb (Naa4Tetl.6) O3、Pb2 (Na0 5Bi0 5) TeO6、Na0 5Pb2Fe0.5Te06、Pb2 (Na0 5La0 5) TeO6、Pb2Na0 5Sc0.5Te06、Na0 5Pb2Yb0 5Te06、Na0 5Pb2Y。5Te06、Pb4Te6Nb10O41^ Pb3Ni4 5Te2 5015、Pb2NiTeO6^ PbSc0 5Ti 0 25Te0 2503>Pb2Sn1 5Te0.506 5、Pb2 (Sn1 5Te0.5) O6 5、Pb2SrTeO6、Pb2ZnTeO6、Pb3Zn3TeAs2O14、Pb2 (Zr1 5Te0.5) O6 5、PbTe5O11、Pb3 (Te206) Cl2、Pb2ZnTeO6 中的至少一种。5.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于，所述玻璃粉为 Pb-S1-0、B1-S1-0、Pb-B-O, B1-B-O, Pb-Te-O、B1-Te-O、P-Zn-Na-O, B-Al-Na-O、B-Zn-Ba-O, V-P-Ba-O体系玻璃粉中的至少一种，其中，所述玻璃粉含有L1、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、T1、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ag、S1、B、Al、Sn、P 或 Bi 的氧化物中的至少一种。6.根据权利要求1~5所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于，所述腐蚀刻蚀剂为球形、类球形、片状、颗粒状、胶体状颗粒中的至少一种，尺寸为0.1~10.0 μ m。7.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于:所述金属粉为银、金、钼、铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、招、猛、钮、错中的至少一种。8.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于:所述金属粉为银包覆的铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、铝、锰中的至少一种，其中，银包覆层的厚度为10~2000nm。9.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池正面电极导电浆料，其特征在于:所述金属粉为非银包覆的金属粉和银包覆的金属粉的混合体，其中，所述非银包覆的金属粉与银包覆的金属粉的重量比为5/95~95/5，非银包覆的金属粉为银、金、钼、铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、铝、锰、钯、铑中的至少一种银包覆的金属粉为铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、铝、锰中的至少一种，所述银包覆层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小丽，郭冉，李德林，
申请(专利权)人：深圳首创光伏有限公司，
类型：发明
国别省市：