[发明专利]含碲玻璃材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及硅晶太阳能电池领域，特别是涉及一种含碲玻璃材料及其制备方法和应用。

背景技术

通用的硅晶太阳能电池由P型硅晶半导体衬底、N型扩散层、减反射膜、背面电极和正面电极等组成。正面电极一般是采用丝网印刷的方式把浆料印刷在减反射膜上经过500~900℃下快速烧结形成的。工业化生产采用的正面电极浆料主要由银、玻璃材料和有机载体等组分轧制而成。在烧结过程中，正面电极浆料中玻璃材料的作用是将减反射膜熔化并除去，获得正面电极和N型扩散层之间的点接触，此过程通常称为烧穿（Fire-through）。

烧结过程中玻璃材料对太阳能电池性能影响很大。当正面电极未贯穿减反射膜时，会造成粘结强度波动以及不能在正面电极和N型扩散层之间获得稳定欧姆接触等问题，不足的欧姆接触可在输出期间引起损失，从而导致太阳能电池的较低转化效率以及电流/电压特性的下降。但是若正面电极贯穿减反射膜后贯穿N型扩散层下方并侵入半导体衬底，则P-N结可能损坏，且由电流/电压特性测量获得的填充因子会受到不利影响。

为了获得合适的烧穿，优选对减反射膜具有良好溶解性的玻璃材料作为正极银浆中的玻璃料。其中含有氧化铅的玻璃材料经常作为常规银浆中的玻璃料来形成电极，因为含铅玻璃的软化点易于调节，与硅衬底具有良好粘结性，可较彻底地烧穿减反射膜，制备的太阳能电池性能良好。但是，近年来随着人们环保意识的提高，含氧化铅的玻璃材料由于其毒性及污染问题，限制了其进一步应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种无铅、低熔且稳定性较好的含碲玻璃材料及其制备方法。

一种含碲玻璃材料，包括如下摩尔百分含量的各组分：

TeO₂        30~70%；

ZnO         2~25%；

Nb₂O₅       0~30%；

Bi₂O₃       0~25%；

BaO         0~20%；

WO₃         0~30%；

MoO₃        0~20%；以及

SiO₂        0~25%。

在其中一个实施例中，所述TeO₂与所述ZnO的摩尔百分含量的比值为1~6:1。

在其中一个实施例中，所述WO₃与所述MoO₃的摩尔百分含量之和占所述含碲玻璃材料中各组分总摩尔量的的0~35%。

在其中一个实施例中，所述含碲玻璃材料的软化温度为500~650℃；所述含碲玻璃材料在25~300℃范围内的热膨胀系数为53~120×10^-7/℃。

一种含碲玻璃材料的制备方法，包括如下步骤：

按照如下各摩尔百分含量称取各原料，混合后得到混合料，

TeO₂        0~70%；

ZnO          2~25%；

Nb₂O₅        0~30%；

Bi₂O₃        0~25%；

BaO          0~20%；

WO₃          0~30%；

MoO₃         0~20%；以及

SiO₂         0~25%；

将所述混合料置于700~1000℃下加热熔融，得到熔融玻璃液；

对所述熔融玻璃液进行淬火处理，得到颗粒状玻璃；以及

将所述颗粒状玻璃球磨、过筛，得到所述玻璃材料。

在其中一个实施例中，所述TeO₂与所述ZnO的摩尔百分含量的比值为1~6:1。

在其中一个实施例中，所述WO₃与所述MoO₃的摩尔百分含量之和占所述含碲玻璃材料中各组分总摩尔量的的0~35%。

在其中一个实施例中，所述淬火处理是水淬；所述过筛过程中使用的分子筛的目数大于100目。