[发明专利]晶硅太阳能电池背场无铅铝导电浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池新材料领域，特别涉及一种晶硅太阳能电池背场无铅铝导电浆料及其制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的半永久性物理电池，随着化石（石油，煤炭，天然气等）能源的极度消耗，产生的能源枯竭以及日益严重的温室效应，人类对新型清洁能源的需求变得越来越迫切。在未来漫长的时间里，太阳将是人类清洁能源的有效提供者，目前，晶硅太阳能电池是将太阳能转化为民用能源有效器件之一，它的应用范围正从航天、军事扩展到人们的日常生活，在不产生新的污染的同时，成本的降低将使太阳能电池得到更为广泛的应用。

导电浆料通过印刷烧结工艺在晶硅太阳能电池片的背面形成铝膜和背场（BSF,P+/P），该背场的存在将减少电子和空穴在界面的复合速率，增加载流子的寿命，增加红光效应，同时对晶体硅中的杂质有良好吸除作用，都将提高电池的转化效率，由于PbO是一种非常好的助溶剂，能降低玻璃的软化点和表面张力，增加玻璃对基材及铝粉的浸润，所以以往浆料一般均使用含铅玻璃粉。

从2006年7月1日起，所有含铅，镉，汞，六价铬，聚溴二苯醚和聚溴联苯六种有害物质的家电及其它电子电气设备已禁止在欧盟市场销售，为减少对环境的污染，电子材料也必须实现无铅化，对烧结型电子浆料而言，作为电子浆料无机粘结相的玻璃不能含Pb,Cd,等有害元素。要找出一种适合晶硅太阳能电池背场形成用铝导电浆料无铅，无镉玻璃粉，使烧成后的铝膜层与硅基体有足够的附着力，耐水性，不起铝珠，铝疱，烧成的电池片变形量小，转化效率高，从技术上讲有足够的难度。由于太阳能电池的方块电阻逐步增加，正面银浆要提高烧结温度以形成好的欧姆接触，这对铝浆的耐高温特性也提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能电池背场无铅铝导电浆料，该铝导电浆料无铅无镉，烧成膜不起铝珠，铝疱，能形成较好的背场（BSF）,能够承受830℃的烧结温度。

本发明还提供所述晶硅太阳能电池背场无铅铝导电浆料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种晶硅太阳能电池背场无铅铝导电浆料，该浆料主要由以下按质量百分比计的原料混合而成：铝粉70-80%，玻璃粉1-10%，有机粘合剂15-25%。

作为优选，所述铝粉是纯度99.9%以上，平均粒径2.0-12.0μ米，且表面覆有氧化铝膜的雾化法生产的球形铝粉，氧化铝膜的厚度为2.0-10.0 nm。铝粉纯度低于99.9%会在电池片背面引入杂质量，增加载流子复合速率，从而降低电池的电流和开路电压，选用纯度高于99.9%的铝粉有助于背场P+层的形成。铝粉表层容易氧化，若厚度超过10nm，在浆料烧结过程中，会对硅与铝的接触形成合金造成障碍，阻碍P+层的形成。

作为优选，所述的铝粉是由平均粒径为6.0-8.0μm（激光粒径）的粗粉和平均粒径2.0-3.0μm的细粉混合而成，粗铝粉和细铝粉均为球形，其中粗铝粉占铝粉总重量的20-80%。铝粉的粗细搭配，有助于提高单位体积内，铝粉的填充量。混合铝粉的堆积密度高于同一粒径粉。堆积密度的提高，有助于提高电池片中铝膜层的致密度，能形成程度高的硅铝合金层，从而提高电池的开路电压。

作为优选，所述的玻璃粉为Ba-B-Zn-Si系玻璃，其无机成分以及相应质量百分比如下：BaO   10-60%，SiO₂   1-30%，B₂O₃   10-30%，ZnO   10-30%。其中BaO起到熔剂的作用，能降低玻璃的熔融温度，并且在高温下降低玻璃粘度，其含量低于10%起不到有效的助熔作用，高于60%玻璃强度迅速弱化；SiO2在玻璃中起到架桥作用，与氧化物一起形成玻璃网络，有助于提高玻璃的稳定性并提高强度，其含量高于30%玻璃的熔点会增加，不利于背场层的形成；B2O3作用于SiO2类似，另外B2O3能降低玻璃熔点，调整浆料的烧结温度以及热膨胀系数，硼含量低于10%体系熔点高，硼含量高于30%体系热膨胀系数大，增加铝浆的翘曲度；ZnO用来调整玻璃的热膨胀系数以及冷却时的结晶速度，含量高玻璃的热膨胀系数小，有助于降低烧结后电池片的翘曲程度。

作为优选，所述玻璃粉的制备方法如下：将氧化物B₂O₃-BaO-SiO₂-ZnO按比例混合，放入石英坩埚中，1200℃保温1小时，水淬后球磨使玻璃粉平均粒径≤8.0μm。