[发明专利]高光电转化效率晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高光电转化效率晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法。太阳能电池铝浆主要用于晶体硅太阳能电池制造中形成铝背场BSF，提高太阳能电池的效率，属于电子材料技术领域。

背景技术

随着人类历史的发展，人们对能源的消耗越来越多。人们认识到传统石化能源终究有一天会枯竭，且现实中传统石化能源对环境造成的污染日益严重，这使得人们对清洁能源的需求情有独钟。太阳能作为一种最清洁、且取之不尽、用之不竭的能量日益受到重视，太阳能热水器的广泛使用使得人们对太阳能的利用充满信心。太阳能光伏发电产业在这种背景下得到快速发展，近十几年来，以晶体硅太阳能电池为代表的光伏产业年均增长速度超过30%，成为全球主要的清洁能源发展方向之一。

在太阳能光伏产业中，铝浆的作用是在电池共烧过程中形成背电场，即BSF层，也就是在太阳能电池的背面形成一层与基体导电类型相同的重掺杂区，可有效提高太阳能电池的光电转换效率。在铝浆烧结过程中，当铝硅界面的温度达到577℃以上时，铝和硅会以一定的比例形成熔融态合金，当温度降低时，铝硅合金冷却，硅在合金中的比例逐渐降低，从合金中析出，形成了一层掺铝的重掺杂层，即p⁺层，与p型硅基体就形成了p-p⁺结。在p-p⁺界面附近，p区形成空穴积累层，p⁺区形成耗尽层，于是空间电荷区内形成了由p区指向p⁺区的内建电场，可以阻止p区的电子向p⁺区运动，即形成一个高低结。这个高低结使得光电子不会从背面逸出，而是被反射回去重新被收集，且该内建电场会对光生载流子产生加速作用，增加了载流子的有效扩散长度，提高了电池的短路电流。随着晶体硅片的不断变薄，铝背场在晶体硅太阳能电池中的作用更加显著。同时p-p⁺结两端的光电压与n⁺-p两端的光电压叠加，使得电池的开路电压提高。

此外，在铝背场形成的同时，由于铝硅原子晶格失配产生的应力，晶体硅中的重金属杂质或空位扩散至界面被铝有效吸除，从而起到铝吸杂作用。铝吸杂可显著提高晶体硅太阳能电池的开路电压、填充因子和转换效率。

传统铝浆组成一般为有机粘合剂、无机粘合剂、铝粉及助剂。浆料性能的好坏与所用铝粉特性如纯度、粒径大小及粒径分布等直接相关。目前制备铝浆用的铝粉都由氮气雾化法制备，在铝粉的表面会形成一层氮化铝陶瓷层，在一定程度上制约了BSF层的形成。公开号为CN101425545A、CN101651155A等的专利中提到了添加第III主族物质（硼、镓、铟、铊）来改善BSF层的形成，但这些物质要么成本很高，要么储量较少，要么毒性很大，并非理想添加物。且除硼外，这些添加物都属于软金属，在一定程度上对铝背场的致密性和附着力都有不良影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法，该浆料经过丝网印刷、干燥、烧结后在硅晶片上形成铝背场，铝背场附着力高，电池片翘曲度低，光电转换效率高，且成本较低，无毒性。

本发明提供的技术方案是：在传统铝浆体系中添加一定比例、一定粒径范围的铝硅合金粉，在改善铝背场的同时可有效降低铝粉及玻璃粉的用量。

本发明的目的是这样实现的：一种高光电转化效率晶体硅太阳能电池铝浆，所述铝浆主要由以下质量百分比的原料组成：

铝粉60~75%

有机粘合剂20~35%

铝硅合金粉1~10%

玻璃粉0.2~2%

助剂0.1~1.5%

各原料的质量百分比之和为100%。

所述铝粉是球形铝粉，平均粒径为4~8μm，振实密度大于1.5g/cm³，铝含量大于99.8%，活性铝含量大于98%。粒径太大，烧结形成的铝背场不够致密；粒径太小，背场烧结容易起铝苞，周边易脱落起灰。振实密度太小，也会导致背场烧结不够致密。杂质太多容易引起污染，使得背场效果变差。活性铝含量太低，就不能形成足够厚的背电场。