一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆及其制备方法

摘要

本发明公开了一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆，所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：有机粘合剂18.5％，无机粘合剂2％，铝粉77％，流平消泡剂1％，防沉剂0.5％，润湿分散剂0.5％，铝硅合金粉0.5％。本发明浆料中的有机粘合剂在浆料中起分散粉体和调整印刷性的作用，使浆料经过网版细栅印刷后具有良好的塑形和高宽比，减少电池背面的遮光面积，提高背面效率。

权利要求

1.一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆，其特征在于，所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：所述有机粘合剂所含原料及各原料的质量百分数为：

乙基纤维素                4～8％

酚醛树脂                  5～9％

有机溶剂                  83～91％；

所述有机溶剂为乙二醇二丁醚、丁基卡必醇、二甘醇二丁醚、卵磷脂、三甘醇一甲醚中的一种或多种；

所述无机粘合剂所含原料及各原料的质量百分数为：PbO 10％、SiO2 27％，B2O3 6％、ZnO 15％、SnO 9％、Al2O3 12％、Li2O 6％、NaOH 15％；

将上述原料在混料机中充分混合均匀，分装入瓷坩锅中，放入145～150℃的烘箱中，烘

2小时；随后放入1050℃的高温熔炼炉中熔炼，熔炼时间为1.5小时，熔炼结束后取出进行在纯净水中水淬，水淬结束后取出熔炼固体物烘干水份，而后进行破碎和球磨加工，熔炼后球磨加工后无机粘合剂颗粒中位径为3～5μm，之后再进行水固分离，将分离出的固体物-无机粘合剂在145～150℃的烘箱中烘干，即得所述无机粘合剂。

2.根据权利要求1所述的太阳能背场铝浆，其特征在于，所述铝粉的纯度为99.98％，平3

均中位径为6.4μm，形状为球形，跨度为1.45，松装密度为0.48g/cm。

3.根据权利要求1所述的太阳能背场铝浆，其特征在于，所述流平消泡剂为201-甲基硅油、聚醚改性硅油、 Foamex 805、 Foamex 830中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的太阳能背场铝浆，其特征在于，所述防沉剂为气相二氧化硅。

5.根据权利要求1所述的太阳能背场铝浆，其特征在于，所述润湿分散剂为Dispers651、 Dispers 650中的一种或两种混合。

6.一种权利要求1所述应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将18.5％有机粘合剂、2％无机粘合剂、77％铝粉、1％流平消泡剂、0.5％防沉剂、0.5％润湿分散剂和0.5％铝硅合金粉搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。

说明书

一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池浆料技术领域，尤其是涉及一种由有机粘合剂、无机粘合剂、铝粉以及添加剂组成的用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆及其制备方法。

背景技术

[0002] 由于P型晶体硅常规电池光电转换效率已达到瓶颈阶段，而市场对高功率电池的需求越来越大，因此迫切需要新技术新工艺的研发与应用。

[0003] 近年来单晶双面PERC电池工艺在国内外有着广泛的研究，正在逐步扩大市场份额。双面PERC电池技术主要是在电池背面制作叠层钝化膜(Al2O3+SiNx)，通过激光刻蚀在钝化膜上开孔或刻线槽，背面铝浆采用栅线网版印刷于激光刻槽处，铝浆可填充线槽或孔洞与硅形成局域铝背场。同时经过栅线网版印刷后，铝浆具有良好的高宽比，减少电池背面的遮光面积，提高电池背面效率。这种结构具有双面发电、大幅减少铝浆耗量的优势，正面效率可达到21.85～22％，同时电池背面的光电转换效率可达到16.5～17.6％。

[0004] 双面PERC电池技术背面激光刻蚀线段是其主流工艺，其在钝化膜上刻蚀的激光线径30μm～45μm，线段长度800μm，在铝浆高温烧结与硅反应过程中需减小硅外扩，避免激光开线处形成空洞，影响铝硅合金层的形成。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆及其制备方法。本发明浆料中的有机粘合剂在浆料中起分散粉体和调整印刷性的作用，使浆料经过网版细栅印刷后具有良好的塑形和高宽比，减少电池背面的遮光面积，提高背面效率。浆料中的无机粘合剂，在烧结时软化熔融，烧结后在铝层和钝化层之间提供附着力，同时无机粘合剂需减小对背面钝化膜的破坏。通过对铝浆中有机粘合剂、无机粘合剂、铝粉以及添加剂各组分的优化，可提升双面PERC电池的正、背面光电转换效率。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆，所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：

[0008]

[0009] 所述有机粘合剂所含原料及各原料的质量百分数为：

[0010] 乙基纤维素               4～8％

[0011] 酚醛树脂                 5～9％

[0012] 有机溶剂                 83～91％；

[0013] 所述有机溶剂为乙二醇二丁醚、丁基卡必醇、二甘醇二丁醚、卵磷脂、三甘醇一甲醚中的一种或多种。

[0014] 所述无机粘合剂所含原料及各原料的质量百分数为：PbO 10％、SiO2 27％，B2O3 6％、ZnO 15％、SnO 9％、Al2O3 12％、Li2O 6％、NaOH 15％；

[0015] 将上述原料在混料机中充分混合均匀，分装入瓷坩锅中，放入145～150℃的烘箱中，烘2小时；随后放入1050℃的高温熔炼炉中熔炼，熔炼时间为1.5小时，熔炼结束后取出进行在纯净水中水淬，水淬结束后取出熔炼固体物烘干水份，而后进行破碎和球磨加工，熔炼后球磨加工后无机粘合剂颗粒中位径为3～5μm，之后再进行水固分离，将分离出的固体物-无机粘合剂在145～150℃的烘箱中烘干，即得所述无机粘合剂。

[0016] 所述铝粉的纯度为99.98％，平均中位径为6.4μm，形状为球形，跨度为1.45，松装密度为0.48g/cm3。

[0017] 所述流平消泡剂为201-甲基硅油、聚醚改性硅油、 Foamex  805、Foamex 830中的一种或多种。

[0018] 所述防沉剂为气相二氧化硅。

[0019] 所述润湿分散剂为 Dispers651、 Dispers 650中的一种或两种混合。

[0020] 一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆的制备方法，所述制备方法为：将18.5％有机粘合剂、2％无机粘合剂、77％铝粉、1％流平消泡剂、0.5％防沉剂、0.5％润湿分散剂和0.5％铝硅合金粉搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。

[0021] 本发明有益的技术效果在于：

[0022] 本发明采用的粘合剂与铝粉等其它固体组份润湿性良好，通过乙基纤维素和酚醛树脂搭配构成的有机粘合剂具有良好的塑形性能，在150μm宽度细栅网版铝浆印刷性良好，烧结后铝栅线均匀平整，宽度165μm，高度可达23μm，高宽比达到0.14；

[0023] 本发明采用的有机粘合剂在配制铝浆中，克服浆料沉淀抱团现象，提高了铝浆料中铝粉及其它固体颗粒的悬浮性及一致性，铝粉及其它固体颗粒在铝浆中不易沉淀分层，存放时间可延长。

[0024] 本法发明采用的无机粘合剂中含有氧化铅，在无机粘合剂体系中具有高度助熔性，在烧结过程可促进铝硅共熔体的形成，提高铝硅合金层均匀性和厚度。然而铅离子(Pb2+)具有极强的极化能力，对电池背面钝化膜物质氮化硅具有较强的侵蚀作用，为了保护钝化膜的钝化效果，本配方中添加极化能力比铅离子(Pb2+)弱的锂离子(Li+)，用以降低配方中氧化铅的用量，从而降低无机粘合剂对钝化膜氮化硅的侵蚀性；使用氧化锌，当无机粘合剂体系中ZnO含量高于12％时，则其软化点和流平温度呈现上升趋势，这主要是因为ZnO在玻璃中是属于中间体氧化物，在含量低时，以锌氧八面体作为网络外体氧化物，弱化体系的稳定性，表现为玻璃体系的软化点和流平温度降低。当含量超过一定量后，锌氧形成四面体进入玻璃的结构网络中，使玻璃体系的结构更加的稳定，表现为玻璃软化点和流平温度升高，氧化锌的使用主要是为了控制浆料对不同厚度钝化膜的侵蚀性。

[0025] 本发明申请采用的铝硅合金粉主要是铝硅纳米级合金粉末，该合金粉末在高温烧结中可调整铝硅固溶度，抑制激光线槽中的熔融硅外扩现象，提高了浆料的物理填充率，可获得较厚且均匀的LBSF层。

[0026] 在背场铝浆网版细栅宽度设计80～150μm，铝浆印刷性良好，栅线均匀平整，烧结后高宽比可达到0.14～0.22。

[0027] 本发明采用的有机粘合剂的粘度7000～8500mPa·s/25℃，外观胶液呈透明，无杂质。铝粉的外观呈球形，纯度＞99.8，中位径5～8μm，跨度1.1～1.5；无机粘合剂：纯度＞99.8，中位径3～5μm。

附图说明

[0028] 图1为双面PERC电池结构示意图。

[0029] 图中：1、正银电极；2、氮化硅层；3、局部铝硅合金层；4、铝栅线；5、背面钝化层；6、LBSF。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。

[0031] 实施例1

[0032] 一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆的制备方法，所述制备方法为：将18.5％有机粘合剂、2％无机粘合剂、77％铝粉、1％流平消泡剂(201-甲基硅油)、0.5％气相二氧化硅、0.5％润湿分散剂( Dispers651)和0.5％铝硅合金粉搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。

[0033] 所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：

[0034]

[0035] 所述有机粘合剂的制备方法为：将8％乙基纤维素，7％酚醛树脂，15％松油醇，20％乙二醇二丁醚，15％丁基卡必醇，25％二甘醇二丁醚，5％卵磷脂，5％三甘醇一甲醚，投入反应釜中，电加热升温，搅拌速度60r/min，120℃恒温3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即得所述有机粘合剂。

[0036] 所述无机粘合剂的制备方法为：将10％PbO、27％SiO2、6％B2O3、15％ZnO、9％SnO、12％Al2O3、6％Li2O、15％NaOH在混料机中充分混合均匀，分装入瓷坩锅中，放入150℃的烘箱中，烘2小时；随后放入1050℃的高温熔炼炉中熔炼，熔炼时间为1.5小时，熔炼结束后取出进行在纯净水中水淬，水淬结束后取出熔炼固体物烘干水份，而后进行破碎和球磨加工，熔炼后球磨加工后无机粘合剂颗粒中位径为5μm，之后再进行水固分离，将分离出的固体物-无机粘合剂在150℃的烘箱中烘干，即得所述无机粘合剂。

[0037] 所述铝粉的纯度为99.98％，平均中位径为6.4μm，形状为球形，跨度为1.45，松装3
密度为0.48g/cm。

[0038] 实施例2

[0039] 一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆的制备方法，所述制备方法为：将18.5％有机粘合剂、2％无机粘合剂、77％铝粉、1％流平消泡剂( Foamex 805)、
0.5％气相二氧化硅、0.5％润湿分散剂( Dispers 650)和0.5％铝硅合金粉搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。

[0040] 所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：

[0041]

[0042] 所述有机粘合剂的制备方法为：将4％乙基纤维素，9％酚醛树脂，40％乙二醇二丁醚，25％二甘醇二丁醚，22％三甘醇一甲醚，投入反应釜中，电加热升温，搅拌速度60r/min，120℃恒温3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即得所述有机粘合剂。

[0043] 所述无机粘合剂的制备方法为：将10％PbO、27％SiO2、6％B2O3、15％ZnO、9％SnO、12％Al2O3、6％Li2O、15％NaOH在混料机中充分混合均匀，分装入瓷坩锅中，放入145℃的烘箱中，烘2小时；随后放入1050℃的高温熔炼炉中熔炼，熔炼时间为1.5小时，熔炼结束后取出进行在纯净水中水淬，水淬结束后取出熔炼固体物烘干水份，而后进行破碎和球磨加工，熔炼后球磨加工后无机粘合剂颗粒中位径为3μm，之后再进行水固分离，将分离出的固体物-无机粘合剂在145℃的烘箱中烘干，即得所述无机粘合剂。

[0044] 所述铝粉的纯度为99.98％，平均中位径为6.4μm，形状为球形，跨度为1.45，松装密度为0.48g/cm3。

[0045] 实施例3

[0046] 一种应用于双面PERC电池工艺的太阳能背场铝浆的制备方法，所述制备方法为：将18.5％有机粘合剂、2％无机粘合剂、77％铝粉、1％流平消泡剂( Foamex 830)、
0.5％气相二氧化硅、0.5％润湿分散剂(

[0047] Dispers651: ispers 650＝1:1)和0.5％铝硅合金粉搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。

[0048] 所述太阳能背场铝浆所含原料及各原料的质量百分比为：

[0049]

[0050] 所述有机粘合剂的制备方法为：将6％乙基纤维素，5％酚醛树脂，30％松油醇，10％乙二醇二丁醚，5％丁基卡必醇，44％二甘醇二丁醚，投入反应釜中，电加热升温，搅拌速度60r/min，120℃恒温3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即得所述有机粘合剂。

[0051] 所述无机粘合剂的制备方法为：将10％PbO、27％SiO2、6％B2O3、15％ZnO、9％SnO、12％Al2O3、6％Li2O、15％NaOH在混料机中充分混合均匀，分装入瓷坩锅中，放入150℃的烘箱中，烘2小时；随后放入1050℃的高温熔炼炉中熔炼，熔炼时间为1.5小时，熔炼结束后取出进行在纯净水中水淬，水淬结束后取出熔炼固体物烘干水份，而后进行破碎和球磨加工，熔炼后球磨加工后无机粘合剂颗粒中位径为5μm，之后再进行水固分离，将分离出的固体物-无机粘合剂在145℃的烘箱中烘干，即得所述无机粘合剂。

[0052] 所述铝粉的纯度为99.98％，平均中位径为6.4μm，形状为球形，跨度为1.45，松装密度为0.48g/cm3。

[0053] 测试例：

[0054] 将实施例1制得的浆料进行细度、方阻和粘度等性能的测试，测试结果如表1所示：

[0055] 表1

[0056]

[0057] 高宽比测试：浆料在80μm和150μm宽度栅线网版印刷烧结后，采用3D显微镜测量铝栅线高宽数据。

[0058] 浆料在激光线槽的填充率测试：浆料烧结后，电池片选取3个不同位置，刮除铝层，每处取样点，选取40段激光线槽，每段线槽长800μm，采用3D显微镜观察并测量激光线槽空洞长度，通过计算，获得浆料填充率的均值。