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背面 钝化晶体 硅 太阳能 电池用 铝浆及其制备方法

阅读：630发布：2024-02-13

专利汇可以提供背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种背面钝化晶体硅太阳能电池局部铝硅电接触专用铝浆，该铝浆的组成和质量百分比为：75‑77wt%的铝粉、5‑10%的铝硅合金粉、21‑28wt%的有机载体、1‑5wt%的玻璃粉、0‑3 wt%的添加剂和助剂。本发明所公开的该铝浆的制备方法包括：玻璃粉的配制，有机载体的制备以及浆料的加工工艺。本发明主要针对于应用在背面激光开孔或开槽的背面钝化晶体硅太阳能电池上，用来形成局部铝硅欧姆接触的专用铝浆，其特点是：优异的流动性和润湿性、对钝化膜层侵蚀能力小、激光开膜处填充率高、烧结铝膜层致密等。本发明产品应用于局部铝背电场单晶体硅太阳能电池上的平均效率大于20.1%，接触电阻小，无铝珠、耐水煮、附着力强，EVA撕拉测试拉力大于10N/cm。，下面是背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述铝浆各组分质量百分比为75-
77wt％的铝粉、5-10％的铝硅合金粉、21-28wt％的有机载体、1-5wt％的玻璃粉、0-3wt％的添加剂和助剂；所用的添加剂为铝硅熔体净化剂，是由氯化钠、氯化钾、碳酸钙、硫酸钠、六氟铝酸钠、稀土中的一种或几种组成；
所述的玻璃粉由以下成份配比组成：10-18wt％SiO2、3-10wt％B2O3、10-16wt％ZnO、1-
3wt％Al2O3、5-15wt％Bi2O3、30-50wt％PbO、1-3wt％TeO2、1-3wt％V2O5。
2.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述的铝粉为近球形，平均粒径D50为3-7μm，D90小于15μm。
3.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述的铝硅合金粉的组成和质量百分比为：30-70wt％的铝和30-70wt％的硅，其平均粒径D50为2-5μm，D90小于10μm。
4.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述有机载体由树脂、溶剂以及有机添加剂组成，其中：
(1)树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂中的一种或几种，其用量为
1-15wt％；
(2)溶剂选用醇酯十二、二价酸酯(DBE)、松油醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯中的一种或几种，其用量为5-98wt％；
(3)有机添加剂包括触变剂、增塑剂、表面活性剂，其用量为1-10wt％。
5.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述铝硅熔体净化剂用于改善铝硅熔体的流动特性，在激光开膜处提高铝硅填充率。
6.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆，其特征在于：所述助剂为BYK润湿分散剂、Efka润湿分散剂、Tego润湿分散剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玻璃粉的制备：将各种氧化物按配方称取，混匀，装入刚玉坩锅中，放置于硅碳棒电阻炉中，升温至900-1400℃，保温30-50分钟；水淬后转入球磨罐中，球磨2-4小时后，过200目的筛网于60-100℃下烘干，得到平均粒径小于5μm的玻璃粉；
(2)有机载体的制备：将称好的树脂及溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为50-100℃，溶解时间2-10小时；加入表面活性剂，保温5-15分钟，得到均一透明的有机载体，过滤后存放；
(3)背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的制备：将75-77wt％的铝粉、5-10％的铝硅合金粉、21-28wt％的有机载体、1-5wt％的玻璃粉、0-3wt％的添加剂和助剂，搅拌分散混合均匀，然后用三辊轧机轧制研磨至细度小于22μm，粘度维持在15-40Pa·S，最后得到背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆。

说明书全文

背面钝化晶体 硅 太阳能 电池用 铝浆及其制备方法

一技术领域

[0001] 本发明涉及背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆及其制备方法，具体涉及一种背面钝化晶体硅太阳能电池局部铝硅电接触专用铝浆。二背景技术

[0002] 太阳能光伏行业的目标是降低太阳能组件的生产成本，实现“电网平价”。要想使晶体硅光伏模块成本降低，就必须做出很多技术改革。降低度电成本有三个关键因素：输出电力、总体成本和使用年限。因此，第一种方式是降低硅片厚度，通过减少硅原料用量来降低成本；第二种方式是提高晶体硅太阳能电池片光电转换效率，通过设计高效的太阳能电池结构如背面钝化晶体硅太阳能电池(PERC电池)增大转换效率降低成本。

[0003] 局部铝硅接触背钝化PERC电池相对于全铝背电场晶体硅太阳电池，其背面制备了一层或多层钝化膜(氧化铝氧、氧化硅以及氮化硅等)，钝化膜一般是通过激光刻蚀等技术开孔或开槽，铝浆直接印刷在钝化膜上，烘干、烧结，而铝浆只在开膜处与钝化膜下层的硅反应形成局部铝硅电接触，将电流汇集导出。这种技术通过引入背表面钝化膜，降低背面金属接触面积，大幅降低晶体硅背表面载流子复合速率；同时可以增大背表面的反射率，增强硅对光子的吸收效率，最终提高电池片的光电转换效率。

[0004] 基于上述优势，PERC电池既可以采用薄层硅片，又能够显著提高电池片转换效率，因此PERC电池将逐渐取代目前主流的全面铝背场BSF结构电池，成为下一代高效电池的主流结构。但是PERC电池对背面印刷的导电铝浆提出了更加严格的要求，即背钝化铝浆侵蚀能力要弱，不能破坏或腐蚀掉背面钝化膜；背钝化铝浆需要在激光开孔或开槽处流动能力强、润湿好、填充高，与硅基材形成良好的欧姆电接触；背钝化铝浆还需要在钝化膜层上具有很强的粘附力；另外，背钝化铝浆能够耐高温水煮、可靠性好。因此，本发明专利主要提供一款背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆解决上述问题。三发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种在背面钝化层激光开孔或开槽处流动能力强、润湿好、铝硅填充率高，接触电阻小，耐水煮并且具有优异电性能的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆。本发明主要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

[0006] 浆料各组分质量百分比为75-77wt％的铝粉、5-10％的铝硅合金粉、21-28wt％的有机载体、1-5wt％的玻璃粉、0-3wt％的添加剂和助剂。

[0007] 所述的铝粉为近球形，平均粒径D50为3-7μm，D90小于15μm。

[0008] 所述的玻璃粉由以下成份配比组成：10-18wt％SiO2、3-10wt％B2O3、10-16wt％ZnO、1-3wt％Al2O3、5-15wt％Bi2O3、30-50wt％PbO、1-3wt％TeO2、1-3wt％V2O5等。

[0009] 所述的铝硅合金粉的组成和质量百分比为：30-70wt％的铝和30-70wt％的硅，其平均粒径D50为2-5μm，D90小于10μm。

[0010] 所述有机载体由树脂、溶剂以及有机添加剂组成，其中：

[0011] (1)树脂选用丙烯酸树脂、乙基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂中的一种或几种，其用量为1-15wt％；

[0012] (2)溶剂选用醇酯十二、二价酸酯(DBE)、松油醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚醋酸酯中的一种或几种，其用量为5-98wt％；

[0013] (3)有机添加剂包括触变剂、增塑剂、表面活性剂等，其用量为1-10wt％。

[0014] 所用的添加剂为铝硅熔体净化剂，是由氯化钠、氯化钾、碳酸钙、硫酸钠、六氟铝酸钠、稀土等中的一种或几种组成。

[0015] 所述铝硅熔体净化剂可以改善铝硅熔体的流动特性，在激光开膜处提高铝硅填充率。

[0016] 所述助剂为BYK润湿分散剂、Efka润湿分散剂、Tego润湿分散剂等中的一种或几种。

[0017] 本发明制作包括以下步骤：

[0018] (1)玻璃粉的制备：将各种氧化物按配方称取，混匀，装入刚玉坩锅中，放置于硅碳棒电阻炉中，升温至900-1400℃，保温30-50分钟；水淬后转入球磨罐中，球磨2-4小时后，过200目的筛网于60-100℃下烘干，得到平均粒径小于5μm的玻璃粉；

[0019] (2)有机载体的制备：将称好的树脂及溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为50-100℃，溶解时间2-10小时；加入表面活性剂，保温5-15分钟，得到均一透明的有机载体，过滤后存放；

[0020] (3)背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的制备：将75-77wt％的铝粉、5-10％的铝硅合金粉、21-28wt％的有机载体、1-5wt％的玻璃粉、0-3wt％的添加剂和助剂，搅拌分散混合均匀，然后用三辊轧机轧制研磨至细度小于22μm，粘度维持在15-40Pa·S，最后得到背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆。

[0021] 与现有技术相比，本发明的优点和显著特性特点主要体现在：通过优化添加剂组合物的加入和背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆配方的调整以及制备方法的改进，选用优化过玻璃粉与铝粉搭配使用，制备的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆在背面钝化层激光开孔或开槽处流动能力强、润湿好，烧结后铝层致密，对钝化膜层侵蚀性弱，铝硅填充率高，附着力强，接触电阻小，耐高温水煮并且电性能优异。

具体实施方式

[0022] 以下结合实施例对本发明做具体的说明，以便使本发明的优点和特性能更易于被本领域的技术人员所理解，而不是对本发明的进一步限定，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

[0023] 1、浆料的组成

[0024] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆是由金属粉、有机载体、玻璃粉及添加剂组成，金属粉作为导电相，玻璃作为粘结相，添加剂作为分散助剂和烧结助剂，它们均匀地分散在有机载体中，形成浆料。其各自的组成及制备方法如下：

[0025] (1)玻璃粉的制备。

[0026] 在本发明的实施方式中，背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的铅硅硼酸盐玻璃组合物可以参见表1。

[0027] 表1.背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆铅硅硼酸盐玻璃

[0028]

[0029] 将上述原料按比例称取，混匀，装入刚玉坩锅中，转移到硅碳棒电阻炉中，且升温至1300℃，保温40分钟；水淬后转入球磨罐中，球磨4小时后，过200目的筛网于80℃下烘干，得到平均粒径小于5μm的玻璃粉。

[0030] (2)金属粉末

[0031] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆中，所述金属组份包含平均粒径为2-5μm的球形铝粉。铝粉1#平均粒径D50为3-6，铝粉2#平均粒径D50为2-4。

[0032] (3)添加剂组合物

[0033] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆中，所述添加剂组合物为氯化钠、氯化钾、碳酸钙、硫酸钠、六氟铝酸钠、稀土等中的一种或几种组成。该添加剂颗粒的平均粒径小于5μm。

[0034] 表2.背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆添加剂组合物

[0035]

[0036] 将上述原料按比例称取，混匀，装入球磨锆罐中，加入少许球磨助剂，球磨2小时后，过200目的筛网，得到平均粒径小于5μm的铝硅熔体净化剂。

[0037] (4)有机载体

[0038] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆中有机载体的配比：乙基纤维素8％，酚醛树脂2％，蓖麻油2％，醇酯十二20％，二价酸酯(DBE)15％，松油醇40％，二乙二醇单丁醚18％，司班3％。

[0039] 将称好的树脂及溶剂放入搅拌桶中，通水循环，升温，保持搅拌桶内温度为80℃，溶解时间8小时；加入表面活性剂，保温10分钟，得到均一透明的有机载体，过滤后存放。

[0040] 2、浆料配比以及制备

[0041] 本发明公开的背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆是由金属粉、有机载体、玻璃粉及添加剂组成，具体配比见表3。

[0042] 表3背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的配比

[0043]

[0044] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆的制备：将75-77wt％的铝粉，5-10％的铝硅合金粉，21-28wt％的有机载体，1-5wt％的玻璃粉及0-3wt％的添加剂搅拌分散混合均匀，然后用三辊轧机轧制研磨至细度小于22μm，粘度维持在15-40Pa·S，最后得到背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆。

[0045] 实例一

[0046] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆BSP001与正面电极金属化银浆、背面银浆高温快速一次共烧。经测试，其综合性能如下：

[0047]

[0048]

[0049] 实例二

[0050] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆BSP002与正面电极金属化银浆、背面银浆高温快速一次共烧。经测试，其综合性能如下：

[0051]

[0052] 实例三

[0053] 背面钝化晶体硅太阳能电池用铝浆BSP003与正面电极金属化银浆、背面银浆高温快速一次共烧。经测试，其综合性能如下：

[0054]

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