[发明专利]太阳能电池背场铝浆组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及厚膜电子浆料组合物技术领域，尤其涉及一种太阳能电池背场铝浆组合物及其制备方法。

背景技术

理论上单晶硅太阳电池的最高光电转换效率为30％，多晶硅太阳电池的最高效率为24％。目前，单晶硅太阳电池的最高转换效率在实验室里已有了很大提高，为24.7％，接近最高效率值。而多晶硅太阳电池由于存在很多的晶界，这些晶界所形成的复合中心，导致了多晶硅的光伏转换效率还远远低于单晶硅，光电转换效率为19.8％。工业化生产时效率低于实验室效率，目前太阳能工业化生产的单晶硅效率在17％以上、多晶硅效率则在16％以上。

从目前国内外硅太阳电池生产情况来看，多数采用p型硅材料，制成n-p-p⁺型电池。在p型硅材料上扩散n型硅形成太阳电池基片，硅片表面镀有减反射膜减少对太阳光的反射。p型硅的厚度约为200μm，通过扩散形成p-n结。然后通过丝网印刷工艺将银浆、银铝电极浆料、铝电极浆料印刷在硅片表面，烧结后形成牢固的接触电极。

硅太阳电池的生产制造工艺中，由于铝价格便宜，纯度易于控制，并易与硅合金化而形成很好的欧姆接触，因此常常被用来制成硅太阳电池的背电极。此外，在常规的p型硅中掺杂铝元素可以在电池背面形成p-p⁺结，形成背电场结构(Back Surface Field)，俗称铝背场。优质的铝电极浆料对于硅太阳电池的输出特性有着以下几点重要影响：(1)提高开路电压；(2)减小串联电阻；(3)提高长波响应，有效降低背表面复合速率。

太阳电池用浆料组合物国内研究起步较晚，在“八五”期间云南半导体厂、昆贵所等单位研究和开发出“高效、低成本晶体硅太阳电池及其专用导电浆料”，银浆、铝电极浆料和银铝浆的性能已达到美国Ferro公司对应产品水平。目前国内太阳电池用铝电极浆料的主要生产厂家有广州市儒兴科技开发有限公司、云南昆明贵金属研究所、北京中联阳光、北京桑能科技、武汉优乐光电等。广州儒兴开发了RX8系列晶体硅太阳电池背电场铝电极浆料，填补了我国导电浆料的空白，创造了良好的经济效益。

铝浆作为一种浆料组合物产品，其主要由导电相(铝粉)、玻璃粘结相、添加剂、有机载体组成。现有技术中铝浆组合物通常存在一些问题。

首先是因降低硅片厚度而带来的翘曲问题。典型应用于太阳能电池的硅片厚度是180μm，由于硅材料占电池成本的60％以上，因此业内一直致力于降低硅片厚度从而降低成本。然而当硅片厚度进一步降低时，由于铝浆烧结应力而导致电池片翘曲增加，使得产品碎片率增加，导致企业成本上升。这里，导致烧结应力产生的原因是铝(24.9×10^-6/K)和硅(4.1×10^-6/K)的膨胀系数不匹配造成的。目前已知的降低翘曲的方法都归结为简单对消法，即在浆料中添加膨胀系数的高温稳定氧化物如ZrO₂、TiO₂、SiO₂等，但由于这类物质为绝缘体，在一定程度上会导致电池接触电阻上升，从而降低电池的转化效率，同时由于添加量很少，一般超过1％，在工艺上很难把它们均匀的分散到铝浆组合物中。

另外，现有技术的铝浆中玻璃粘结相多采用高铅玻璃，铅含量高达70％以上，对环境和人体造成极大危害；同时其有机载体则采用邻苯酯类作为溶剂和增塑剂，不仅会造成环境污染恶化，而且会危害到直接或间接接触人群的身体健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池背场铝浆组合物及其制备方法，以解决现有技术中铝浆组合物存在的上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种太阳能电池背场铝浆组合物，其成分包括铝粉、玻璃粘结相及有机载体，所述各成分的质量配比为：

铝粉，70-76％；玻璃粘结相，1-3％；有机载体，20-30％；

其中，所述铝粉由粒径3-5μm的细铝粉和粒径6-8μm的粗铝粉按预设的质量配比混合而成，且所述细铝粉与所述粗铝粉的粒径比大于0.414。

上述的太阳能电池背场铝浆组合物中，所述细铝粉与所述粗铝粉的质量配比为4∶6。

上述的太阳能电池背场铝浆组合物中，所述细铝粉与所述粗铝粉均为纯度大于99％、含氧量小于600ppm的球形铝粉。

上述的太阳能电池背场铝浆组合物中，所述玻璃粘结相包括的成分以及各成分的质量配比为：