[发明专利]一种晶体硅太阳能电池用铝浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池用铝浆，还涉及该种晶体硅太阳能电池用铝浆的制备方法。

背景技术

晶体硅太阳能电池一直是太阳能电池领域内发展最为迅速，市场最大的一类，其中作为晶体硅太阳能电池阳极材料的铝浆，其主要由导电相、无机粘结剂、添加剂、有机载体组成。配好的铝浆采用丝网印刷在硅片表面后再与银浆共烧结。但采用现有的材料及工艺，在烧结后铝浆料易出现硅片附着力不佳、铝膜表面易出现微裂纹等缺陷。本发明人经过研究发现，主要是有机相在烧结过程中挥发过快，导致铝与多晶硅间产生较多孔隙，且印刷后湿的铝膜因为有机相的挥发也未能在烧结时及时形成致密的铝膜，从而出现微裂纹的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种晶体硅太阳能电池用铝浆，附着力好，铝膜表面无微裂纹。

本发明的另一目的是提供该种晶体硅太阳能电池用铝浆的制备方法，工艺条件简单，成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种晶体硅太阳能电池用铝浆，包括以下组分，各组分质量百分比为：

各组分的质量百分比之和为100％。

本发明通过增加纳米铝悬浮液组分，有效解决了现有技术在烧结后铝浆料易出现硅片附着力不佳、铝膜表面易出现微裂纹等技术问题。具体机理如下：由于纳米铝悬浮液是纳米级的铝粉被有机溶剂包裹后得到的，在铝浆印刷后进行烧结时，外层有机溶剂包覆物挥发后，纳米铝粉因为金属的纳米效应，小于100nm时可极大的降低金属的熔点；而且，铝浆料烧结时在有机溶剂包覆物挥发分解的同时，纳米铝粉即开始熔解并流动，从而填补通用铝粉与硅表面的孔隙，从根本上提高铝与硅的解除面积，形成更多有效的铝浆的背电场，并解决了硅片附着力不佳及铝膜表面的微裂纹的问题。为了消除烧结过程中产生的内应力，减小电池片的翘曲，添加少量无机填料，可以达到有效降低电池片翘曲的目的。

优选的，包括以下组分，各组分质量百分比为：

各组分的质量百分比之和为100％，其中，无机填料为纳米氧化硅。

优选的，包括以下组分，各组分质量百分比为：

优选的，包括以下组分，各组分质量百分比为：

优选的，包括以下组分，各组分质量百分比为：

优选的，所述通用铝粉由粒径分别为6～7微米和1～2微米的球形铝粉按照4:1的质量比混合而成。

优选的，所述纳米铝悬浮液的制备方法如下：取粒径为20～80nm的纳米铝粉于二甲苯溶液中，同时加入乙烯基吡咯烷酮单体，得到的混合溶液用超声波分散10min后加入偶氮类引发剂，于60℃温度、氮气气氛下引发聚合反应，充分反应后使用高速离心机进行固液相分离，提取下层固相加入等量二甲苯配置而得到纳米铝悬浮液。

由于纳米级铝粉反应活性高，不可直接将铝粉保存在醇类、水或者含有较高反应活性物质的溶剂混合物中，本发明为避免纳米铝粉在存放及铝浆配置过程中表面被氧化，因此预先对使用的纳米铝粉在乙烯基吡咯烷酮单体中进行反应性包覆，在铝粉表面形成一层有机包覆膜，从而避免纳米铝粉因为使用、存储、转移的操作不当表面被氧化而影响铝浆的背电场效率。

使用二甲苯、苯类等与水不能互溶的有机溶剂在超声波中清洗纳米铝粉，清洗后纳米铝粉表面被二甲苯类有机溶剂包覆，在纳米铝粉表面形成有机包覆膜，避免纳米铝粉粉体的团聚，但同时被二甲苯包覆的纳米铝粉在后期浆料配置过程中，纳米铝粉外表面的有机包覆膜极易被其他有机溶剂破坏。因此本发明采用将二甲苯包覆的纳米铝粉与乙烯基吡咯烷酮单体(简称NVP单体)、偶氮类引发剂偶氮二异丁腈(简称AIBN)等在二甲苯溶液中进行单体引发，得到聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米铝粉。并以此包覆铝粉加入到最终的铝浆配比中，极大的提升现有铝浆的性能。

优选的，所述无机粘结剂为三氧化二铋、二氧化硅、氧化锌、三氧化硼中的一种或几种。

优选的，所述有机粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、酚醛树脂、环氧树脂、乙基纤维素、硝酸纤维素中的一种或几种。

该种晶体硅太阳能电池用铝浆的制备方法，按照比例称取各组分，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至粒径为15～20微米，粘度为25000～35000mPa·s，即可得到晶体硅太阳能电池用铝浆。