CN102436865B - 一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能电池导电浆料领域，具体提供了一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆，其配方为：球形铝粉60份-80份，铋系玻璃粉0.5份-6份，无机添加剂0.5份-5份，有机载体15份-35份，有机添加剂0.5份-6份。混合均匀后，经三辊研磨机分散得粒度＜20um，粘度35-45pa.s的太阳能电池铝浆。本发明制备的环保铝浆为无铅、汞、铬、钒、铊等重金属离子，以及不含苯、甲醇以及他们的化合物等有害物质的环保电子浆料，性能优越，欧姆接触好，电性能高。

Description

一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池导电铝浆领域，具体涉及一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆。

背景技术

太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极可将电能输出。具有P型硅的太阳能电池结构，其负电极通常在电池的正面，而其正电极在背面。当光照射时，合适波长的辐射导致了半导体中产生空穴电子对。在P-N结上存在的电势差使空穴和电子以相反的方向迁移穿过该结，从而产生了电流的流动，这种流动可将电能传递给外电路。

在形成太阳能电池的制造过程中，铝浆通常被丝网印刷在硅片的背面并进行干燥；干燥完成后对该硅片进行烧结，形成Al-Si熔体。随后，在冷却阶段中形成掺杂有铝的硅外延生长层，该层通常被称作背场层，背场层有助于提高太阳能电池的转化效率。

目前，太阳能电池导电铝浆所采用的玻璃粘结剂是一种铅玻璃混合粉末，该种玻璃粉虽然具有软化温度低、电性能稳定等优点，但是该体系中含铅比例较高，对环境的污染较大，不符合环保要求。浆料所用的有机载体多少含有苯、苯酚、甲醛以及它们的化合物，这些有毒有害的物质在有机载体的制备过程、铝浆生产过程以及后续的丝网印刷环节、烧结环节等对操作人员和环境都是有害的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆，该晶体硅太阳能电池铝浆为无铅、汞、铬、钒、铊等重金属离子，以及不含苯、甲醇以及他们的化合物等有害物质的环保电子浆料，性能优越，欧姆接触好，电性能高。

本发明的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池铝浆，按照重量份计算，它的配方如下：

球形铝粉                60份-80份，

铋系玻璃粉              0.5份-6份，

无机添加剂              0.5份-5份，

有机载体                15份-35份，

有机添加剂              0.5份-6份；

其中，所述无机添加剂选自硅铝合金、硅硼合金和金属镓中的一种或几种；所述有机添加剂为分散剂和消泡剂；所述有机载体优选由以下重量份的成分组成：1份-5份的纤维素、1份-5份的松节油、20份-50份的松油醇、5份-15份的二乙二醇甲醚、5份-15份二乙二醇***、2份-20份二乙二醇丁醚、10份-35份的柠檬酸三丁酯和1份-6份的蓖麻油。

所述有机载体的制备方法是：按照上述配比投入到反应釜中，控制转速60转/分，恒温140℃反应2小时，冷却、过滤、出料即可。

所述球形铝粉优选由以下三种粒径的球形铝粉组成：

1um-3um的球形铝粉  3重量份-8重量份，

5um-6um的球形铝粉  10重量份-50重量份，

7um-9um的球形铝粉  2重量份-30重量份。

本发明所采用的铋系玻璃粉是市购的长沙作立公司的ZL-407型号的铋系玻璃粉，优选由以下几种粒径的产品级配而成：由1-50重量份的中粒径为1-3um的铋系玻璃粉和1-50重量份中粒径为5-6um的铋系玻璃粉组成。

本发明采用的硅铝合金是“东莞市精研粉体科技有限公司”生产的PF-001配方铝粉；硅硼合金采用的是扬州申威光电器材有限公司，负三档的P型母合金，其电阻率范围为：0.0010-0.0090Ω.cm；采用的金属镓纯度为4N级别的金属镓单质。

所述无机添加剂的优选组成为：0.5-7重量份的硅铝合金、0.5-7重量份的硅硼合金和0.5-3重量份的金属镓。

所述分散剂优选为斯潘85，所述消泡剂优选为有机硅油。

本发明的晶体硅太阳能电池铝浆的粒度＜20um，粘度为35pa.s-45pa.s。

下面对本发明做进一步的解释和说明：

本发明所使用的铋系玻璃粉不含铅、汞、铬、钒、铊等有害物质以及铅、汞、铬、钒、铊的化合物，不含铅、钒、铊等金属或其化合物，符合欧盟的ROSH指令和美国的REACH要求。且铋系玻璃粉由不同粒径的玻璃粉组成，具有可靠的附着力，同时使烧结后硅片翘曲小、电池综合电性能更高。本发明的球状铝粉优选由三种不同粒径的球铝经级配而成，通过不同的级配使铝浆烧结后铝模更加的均与、致密、光滑、提高铝模导电性。

本发明的无机添加剂含有硅铝和金、硅硼合金和镓金属，提高电池的综合电性能。

本发明的有机粘合剂不含苯、苯酚、甲醛以及他们的组合物，在有机载体的设计上参考烧结炉的烧结曲线，根据有机物的挥发特性，精心的配制，使金属粉末、玻璃粉、无机添加剂有良好的湿润性，并避免产生团聚，分散性好、防沉降性好。保证浆料的一致性、均一性，使硅片烧结时、有机物按照设计的挥发曲线挥发，避免了载体集体挥发造成的缩孔、铝模不致密、不均匀现象，从而提高了太阳能电池的综合电性能。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、原料中环保，铋系玻璃粉不含无铅、汞、铬、钒、铊等重金属离子，有机粘结剂不含苯、苯酚、甲醛以及他们的化合物。

2、铋系玻璃粉由不同粒径的玻璃粉组成，具有可靠的附着力，同时使烧结后硅片翘曲小、电池综合电性能更高。

3、浆料不起铝珠，不起铝包，组件时不起灰。

4、印刷该浆料的电池综合电性能高。

附图说明

图1是本发明的铝浆的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释和说明。

实施例1：

本发明的铝浆制备过程如下：

1：原料的准备

1.1有机载体的制备(以制备1000g有机载体为例子)

将30g的纤维素、30g的松节油、500g的松油醇、50g的二乙二醇甲醚、50g二乙二醇***、100g二乙二醇丁醚、200份的柠檬酸三丁酯、40g的蓖麻油分别投入到不锈钢反应釜中，转速60转/分，恒温140°反应2小时，冷却到50-60℃后，再用280目数的不锈钢丝网进行过滤，最后入库备用。

1.2球形铝粉的混合：

1um-3um的球形铝粉  55g；

5um-6um的球形铝粉  490g；

7um-9um的球形铝粉  175g；

1.3铋系玻璃粉：由15g的中粒径为1-3um的铋系玻璃粉和15g中粒径为5-6um的铋系玻璃粉组成。

1.4无机添加剂由30g的硅铝合金、15g的硅硼合金和5g的金属镓组成。

1.5有机添加剂为分散剂和消泡剂，其中分散剂为斯潘85，所述消泡剂为有机硅油。

2：粉末干混

将720g上述球形铝粉、50g无机添加剂、30g的上述铋系玻璃粉投入混料机中，转速60-80转/分，干混1小时、静止、出料、备用；

3：铝浆预混合

将上述项目2制备好的混合粉末800g与项目1制备好的有机载体185克与上述斯潘85：10g，有机硅油5g，一起投入到搅拌拉缸中，进行预混合1小时，转速60-80转/分；

4：铝浆研磨分散

将上述项目3预混合好的铝浆在三辊研磨机上进行研磨分散，得粒度＜20um，粘度在35-45pa.s的铝浆。

5：真空消泡

将项目4研磨分散好的铝浆用真空捏合消泡机进行真空消泡，即可。

实施例2-5：

各物料及其制备方法同实施例1，只是改变了无机添加剂的组成，具体见表1，

表1本发明的晶体硅太阳能电池铝浆的制备及对比实施例

铝浆配比(w％)

二、铝浆应用

将上述制备好的铝浆在湖南红太阳光电科技有限公司电池生产线上试用，单晶165硅片，印刷增重0.9-0.95g，烘干200-240℃，烧结峰值850℃；烧结后铝膜银灰色、致密、光滑、无铝珠、无铝包，不起疤、不掉灰，组件用EVA粘结铝膜无剥离现象，完全达到无铅环保要求，用高度游标卡尺测定弯曲0.50-1mm之间。经电池片测试分选，分别统计电池片电性能，见下表(2)：

表2应用实施例

表(2)

从以上实例可得，实施例1含有硅铝合金、硅硼合金、金属镓；实施例2含有硅硼合金、金属镓；实施例3含有硅铝合金、金属镓；实施例含有：硅铝合金、硅硼合金制备成的铝浆应用于太阳能电池，电池的效率都比较高，而实施例5(对比例)不含有：硅铝合金、硅硼合金、金属镓制备成的铝浆应用在太阳能电池上，得到的电池电性能就很一般。

Claims (4)

1.一种晶体硅太阳能电池铝浆，按照重量份计算，它的配方如下：

球形铝粉                60份-80份，

铋系玻璃粉              0.5份-6份，

无机添加剂              0.5份-5份，

有机载体                15份-35份，

有机添加剂              0.5份-6份；

其中，所述无机添加剂选自硅铝合金、硅硼合金和金属镓中的一种或几种；

所述有机添加剂为分散剂和消泡剂；

所述有机载体由以下重量份的成分组成：1份-5份的纤维素、1份-5份的松节油、20份-50份的松油醇、5份-15份的二乙二醇甲醚、5份-15份二乙二醇***、2份-20份二乙二醇丁醚、10份-35份的柠檬酸三丁酯和1份-6份的蓖麻油；

所述球形铝粉由以下三种粒径的球形铝粉组成：

1um-3um的球形铝粉  5重量份-20重量份，

5um-6um的球形铝粉  10重量份-50重量份，

7um-9um的球形铝粉  2重量份-20重量份。

2.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池铝浆，其特征是，所述有机载体的制备方法是：按照上述配比投入到反应釜中，控制转速60转/分，恒温140℃反应2小时，冷却、过滤、出料即可。

3.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池铝浆，其特征是，所述分散剂为斯潘85，所述消泡剂为有机硅油。

4.根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池铝浆，其特征是，所述铝浆的粒度＜20um，粘度为35 pa.s -45pa.s。