CN103000248B

CN103000248B - 一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料

Info

Publication number: CN103000248B
Application number: CN201210446535.2A
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-10
Filing date: 2012-11-10
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: CN103000248A

Abstract

本发明涉及一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料。该粉体料的组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉50-75%、平均粒径0.5-2μm的细银粉20-45%、玻璃粉1-9%、添加剂0.1-3%；其中各组分重量百分数之和为100%，玻璃粉和添加剂均具有双峰态粒径分布。与现有技术相比，本发明正银浆料用粉体料进行了粉体级配的优化，且玻璃粉和添加剂粒度合适，能有效地填充粗细银粉之间的孔隙，烧结后银岛尺寸较小，分布均匀，可形成良好的欧姆接触，外观好；且玻璃粉活性合适，不会击穿P-N结。采用该粉体料制备的正银浆料适合用于在具有浅结结构的硅电池片上烧结。

Description

一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料

技术领域

本发明涉及一种电子浆料，具体涉及一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料。

背景技术

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。随着光伏行业的发展，高方阻浅结逐渐成为了太阳能电池片的发展趋势之一。高方阻浅结结构的硅太阳能电池能够降低太阳能电池表面的少数载流子复合速度以及提高短波响应，从而提高电池片的光电转化效率。实现电池片的高方阻浅结一般要求用来制作太阳能电池电极的正银浆料具有高烧结温度。普通银浆用在具有浅结结构的硅电池片上烧结时多会发生旁路结现象，引起漏电流，并且电极的接触电阻大，会降低了电流的输出特性，进而降低了电池的性能。因此有必要在正银浆料的配方上进行调整，以适应具有浅结结构的硅电池片的烧结要求。由于正银浆料中的溶剂、有机载体和有机助剂在电池片的低温烘干阶段中基本都被除去，因此这些组分对正银浆料的烧结温度基本不产生影响，而对正银浆料的烧结温度产生影响的因素主要来源于银粉、玻璃粉和无机添加剂。因此，开发一种由银粉、玻璃粉和无机添加剂组成的适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料非常必要。

目前，太阳能电池正银浆料多采用单一粒径的银粉为导电体，其缺点为银粉的烧结活性单一；若使用大粒径银粉，则烧结后银膜结构不够致密，电极与硅基板之间的接触电阻大；若使用小粒径银粉，则烧结中银粉易过度流延，且需要高银粉填充量方能达到电极导电率的指标，制备成本高。相比之下，使用双粒径或多粒径分布的银粉的混合物作为正银浆料的导电体，如申请号为201210030266.1的中国专利中公开的一种使用0.1-1μm超细银粉、1-3μm细银粉和3-6μm的粗银粉的混合物作为导电体的正银浆料，由于其中粒径大小不同的银粉具有不同的烧结活性，因此该正银浆料烧结后具有较好的电极外观。但是，目前所用的正银浆料粉体料基本只从银粉的角度进行粉体级配的优化；而实际上，玻璃粉以及无机添加剂均影响正银浆料的烧结。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉50-75%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉20-45%、玻璃粉1-9%、添加剂0.1-3%；其中，各组分的重量百分数之和为100%。

为了进一步提高烧结后银膜的致密性，优选的技术方案可以是，上述粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³。该高振实密度银粉能紧密地堆积，保证银膜的导电性。

为了避免玻璃粉在高温烧结时在硅基板上过度流延而导致块银的形成，该玻璃粉须具有适中的软化温度。优选的技术方案可以是，上述玻璃粉的软化点为380-480℃。

进一步优选的技术方案可以是，上述玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅65-85%、氧化铝0.5-5%、氧化硅1-10%、氧化锌1-10%、氧化镁1-10%；其中，玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

为了有效地实现玻璃粉对上述粗细银粉的有效粘合，进一步优选的技术方案可以是，上述玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占10-35%，余量为平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉，粗玻璃粉和细玻璃粉的重量百分数之和为100%。因此，粗玻璃粉可以分散在上述的粗铝银粉之间的孔隙中，而细玻璃粉可以分散在上述的细银粉之间的孔隙中，故采用该粗细玻璃粉的混合物可有效粘接粗细银粉，避免高温烧结中块银的形成。

为了促进银膜和硅基板之间欧姆接触的形成，可在该正银浆料用粉体料中使用少量的添加剂，以促进烧结。优选的技术方案可以是，上述添加剂为铜、锡、锌、镍金属单质中的一种或几种。银粒子可以与添加的金属单质之间形成合金，熔化后穿透减反射膜，从而促进了银粒子的扩散，形成欧姆接触，降低串联电阻。

进一步优选的技术方案为，上述添加剂具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占10-35%，余量为平均粒径为0.5-5μm的添加剂，两种不同粒径的添加剂的重量百分数之和为100%。该具有双峰态粒径分布的添加剂能有效地填充粗细银粉和粗细玻璃粉之间的孔隙，使得穿透减反射膜的过程更加均匀，所得的电极的电性能更加均匀。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料采用两种不同的高振实银粉搭配使用，烧结后电极结构致密，外观一致性好；玻璃粉的活性合适，穿透减反射膜后不会发生P-N结的击穿而引起旁路结现象，同时玻璃粉采用双粒径分布，能有效地粘接粗细银粉，烧结冷却过程中形成的银岛尺寸较小，且分布均匀，故能使银膜与硅基板产生良好的欧姆接触；添加剂也能均匀且有效地改善了银膜与硅基板之间的欧姆接触；该粉体料中玻璃粉的使用量较常规正银浆料用玻璃粉的用量少，且能达到工业应用所需的附着力，故所得的电极及栅线的电阻小，光电转化效率高。该粉体料适合制备用于在具有浅结结构的硅电池片上烧结的正银浆料。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉50%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉45%、玻璃粉4.9%、添加剂0.1%。其中，粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³；玻璃粉的软化点为380-480℃，玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅65%、氧化铝5%、氧化硅10%、氧化锌10%、氧化镁10%；玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占10%，平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉占90%；添加剂为锡单质，具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占10%，平均粒径为0.5-5μm的添加剂占90%。

实施例2

一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉75%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉20%、玻璃粉2%、添加剂3%。其中，粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³；玻璃粉的软化点为380-480℃，玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅85%、氧化铝5%、氧化硅1%、氧化锌4%、氧化镁5%；玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占35%，平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉占65%；添加剂为铜单质，具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占35%，平均粒径为0.5-5μm的添加剂占65%。

实施例3

一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉62%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉27%、玻璃粉9%、添加剂2%。其中，粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³；玻璃粉的软化点为380-480℃，玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅81%、氧化铝2%、氧化硅9%、氧化锌1%、氧化镁7%；玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占15%，平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉占85%；添加剂为镍单质，具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占20%，平均粒径为0.5-5μm的添加剂占80%。

实施例4

一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉66%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉32%、玻璃粉1%、添加剂1%。其中，粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³；玻璃粉的软化点为380-480℃，玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅85%、氧化铝0.5%、氧化硅6%、氧化锌7.5%、氧化镁1%；玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占25%，平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉占75%；添加剂为铜、锌单质按重量比1:1的混合物，具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占24%，平均粒径为0.5-5μm的添加剂占76%。

上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其特征在于：该粉体料的组成及其重量百分数为：平均粒径为2-5μm的粗银粉50-75%、平均粒径为0.5-2μm的细银粉20-45%、玻璃粉1-9%、添加剂0.1-3%；其中，各组分的重量百分数之和为100%；所述添加剂为铜、锡、锌、镍金属单质中的一种或几种；所述添加剂具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的添加剂重量上占10-35%，余量为平均粒径为0.5-5μm的添加剂，两种不同粒径的添加剂的重量百分数之和为100%。

2.根据权利要求1所述的适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其特征在于：所述粗细银粉均为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³。

3.根据权利要求1所述的适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其特征在于：所述玻璃粉的软化点为380-480℃。

4.根据权利要求3所述的适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其特征在于：所述玻璃粉的组成及其重量百分数为：氧化铅65-85%、氧化铝0.5-5%、氧化硅1-10%、氧化锌1-10%、氧化镁1-10%；其中，玻璃粉各组分重量百分数之和为100%。

5.根据权利要求3或4所述的适应高方阻浅结的太阳能电池正银浆料用粉体料，其特征在于：所述玻璃粉具有双峰态粒径分布，平均粒径小于0.5μm的细玻璃粉重量上占10-35%，余量为平均粒径为0.5-5μm的粗玻璃粉，粗玻璃粉和细玻璃粉的重量百分数之和为100%。