[发明专利]一种无铅掺杂浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶硅太阳电池制造工艺，具体涉及一种无铅掺杂浆料及其制备方法。

背景技术

晶硅电池提高竞争力的决定性因素就是提高光电转换效率。20世纪80年代之后，电池效率的提升主要是由于栅线电极、硅发射极等方面制备技术的优化(Green,The path to25%silicon solar cell efficiency:History of silicon cell evolution,Prog.Photovolt:Res.Appl.,17(2009)183-189)。常规均匀发射极晶硅电池效率的提升主要依赖于浆料性能的改进。由于高温过程会破坏硅片的晶体结构从而降低电池效率，常规丝网印刷的浆料必须采用低熔点的含铅玻璃粉以降低烧结温度(Morena,Phosphate glasses as alternatives to pb-based sealing frits,Journal of Non-Crystalline Solids,263–264(2000)382-387;Hong,Role of pbo-based glass frit in agthick-film contact formation for crystalline si solar cells,Met.Mater.Int.,15(2009)307-312)，同时硅片整体需要经过高温烧结过程以完成电极烧结。目前常规晶硅电池效率的提升空间已经十分有限，选择性发射极技术在收集电流的栅线电极以下采用重掺杂，以得到低接触电阻，而在产生光电子的太阳能电池受光区域以下采用轻掺杂，具有更少的俄歇复合，是目前显著提高实验室与产业化晶硅电池转换效率的主流技术。近年来发展了采用掺杂浆料的选择性发射极太阳电池技术，掺杂浆料就是在浆料中添加掺杂剂，在烧结过程中获得局域重掺杂，以降低接触电阻(Hilali,Optimization of self-doping ag paste firing to achieve high fill factors on screen-printed silicon solar cells with a100ω/sq.Emitter,Photovoltaic Specialists Conference,2002.Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE,(2002)356-359;林喜斌,N型掺杂银浆的研制,稀有金属,27(2003)246-248)。然而，该方案中的掺杂浆料同样必须含有低熔点的含铅玻璃粉以降低烧结温度，同时为了保证足够的磷掺杂，所需的烧结温度更高，甚至可能达到1000℃(Porter,Phosphorus-doped,silver-based pastes for self-doping ohmic contacts for crystalline silicon solar cells,Sol.Energy Mater.Sol.Cells,73(2002)209-219)，这种硅片整体的高温烧结过程影响了晶硅电池效率的提升。

常规浆料和掺杂浆料技术方案的采用，浆料中都需要采用1～5wt%低熔点的含铅玻璃粉以降低烧结温度，玻璃粉的添加不仅增加了浆料制备流程的复杂性，而且降低了浆料中的金属颗粒的含量，影响栅线电极的导电性。此外，两种技术方案均需要硅片整体经过高温烧结过程，制约了电池效率的进一步提升。

发明内容

本发明的目的是克服常规浆料和掺杂浆料中需要添加低熔点的含铅玻璃粉的缺点，提出一种无铅掺杂浆料及其制备方法。本发明实现的掺杂浆料无铅、环保。本发明简化了掺杂浆料制备流程，同时提高了浆料中金属颗粒的含量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无铅掺杂浆料，所述的浆料的组分为金属颗粒、掺杂剂和有机载体，所述的金属颗粒含量为60～90wt%，所述的掺杂剂含量为0.1～20wt%，所述的有机载体含量为0.1～30wt%，其中wt%表示为质量百分比。

所述的有机载体为有机溶剂和粘结剂、触变剂、流平剂、表面活性剂、分散剂、粘度调节剂中的一种或者多种；所述的有机溶剂含量为0.1～30wt%，所述的粘结剂含量为0.1～30wt%，所述的触变剂含量为0.1～30wt%，所述的流平剂含量为0.1～30wt%，所述的表面活性剂含量为0.1～30wt%，所述的分散剂含量为0.1～30wt%，所述的粘度调节剂含量为0.1～30wt%，其中的质量百分比均表示为在无铅掺杂浆料中的质量百分比。