[发明专利]全铝背场晶体硅太阳能电池用耐老化低温固化型背面银浆

说明书

本发明全铝背场晶体硅太阳能电池用耐老化低温固化型背面银浆，由以下重量份数的各组分组成：球形银粉5‑15份；球形锡粉0‑5份；片状银粉50‑60份；双酚A型环氧树脂0‑5份；氢化双酚A型环氧树脂5‑8份；脂环族环氧树脂3‑10份；液体酸酐固化剂11.6‑20.5份；固化促进剂0.02‑0.1份；加工助剂0‑0.08份；触变助剂0.2‑0.5份。用该背面银浆制备的晶体硅太阳能电池片的平均初始转换效率达到了20.60%以上，初始焊接附着力达到了5.7N/mm以上。电池片的光电转换效率和焊接附着力较初始态下降值均低于5%，具有极可靠的耐老化稳定性，能够满足光伏电站的长期运营需求。

技术领域

本发明涉及太阳能电池用导电银浆领域，具体涉及全铝背场晶体硅太阳能电池用耐老化低温固化型背面银浆、制备方法及其应用。

背景技术

随着人类社会的迅猛发展，石油、煤炭、天然气等不可再生化石能源日益枯竭，温室效应和环境污染日益严重，迫使人类寻求可再生的新型清洁能源。太阳能发电直接将太阳能辐射转换为电能，是所有清洁能源中对太阳能转换环节最少、利用最直接的方式，备受人们关注，近几十年来发展迅速。

晶体硅太阳能电池就是一种利用光生伏特效应的半导体器件，从技术成熟度、光电转换效率和原材料来源考虑，今后很长一段时间内光伏太阳能电池的重点发展对象仍将是硅系太阳能电池。晶体硅太阳能电池的制造成本和转换效率已成为制约其进一步发展的主要因素。目前传统晶体硅太阳能电池片的制备工艺流程是将原料裸硅片经前清洗制绒后，进行扩散制备PN结，再刻蚀去除PSG磷硅玻璃层，经PECVD镀减反膜制成蓝膜片后，先用丝网印刷工艺印刷背面银浆制备背面银电极，经烘干后印刷背面铝浆制备铝背场，烘干后再印刷正面银浆制备正面银电极，然后经烘干和短时高温共烧结形成电池片。

铝背场(BSF)是现代晶体硅太阳能电池普遍采用的典型的背表面钝化结构，能够有效降低电池背表面的复合速率，增加电池开路电压，加速光生少子输送，增加光生电流，使得光电转换效率得到提高。

背面银电极起着汇集和导出电流的重要作用，其性能好坏直接影响电池的最终效率。目前用于印刷烧结形成背面银电极的背面银浆，主要由导电功能相、高温无机粘结相玻璃粉和印刷助剂有机载体及其它辅助助剂组成。其中有机载体印刷后在高温下分解，并不存在于最终的背面银电极中。

理论上，背银电极如直接印刷在铝背场之上，可以使得铝背场的钝化和效率提升作用达到最优。但事实上，烧结后的背铝主要由三部分构成：Al背场、Al-Si合金和体铝，体铝厚度大约为20μm，主要由圆形的铝粉颗粒构成，在颗粒的外层有厚度大约为200nm的氧化铝薄层，在铝粉颗粒与颗粒之间，是玻璃料烧结残留物或空隙，据计算，孔洞大约占体积比14％。导致现有由银粉、玻璃粉和有机载体构成的背面银浆烧结而成的背面银电极不能附着在背铝层之上。因此在现有电池结构中，背面银浆是直接印刷在硅基体上，导致背面银电极区域无铝背场存在，成为无效复合区域，这降低了电池对少数载流子的收集率，使得电池的开路电压降低，短路电流降低，最终导致电池的光电转换效率降低。

采用粘结相为有机胶黏体系的低温固化型银浆替代现有的粘结相为玻璃粉的高温烧结型背面银浆，有望通过有机粘结剂在固化过程中首先渗入进结构松散无机械强度的背面背场铝粉颗粒中，然后固化形成具有致密结构的环氧树脂-铝粉层，从而与固化后的背银电极形成牢固一体的界面接触，保证背银电极能够稳固的附着在铝背场之上，能够解决高温烧结型背面银浆不能附着在背面铝背场上的问题，使得铝背场可以全版存在，提高了电池的开路电压和短路电流，使得电池的光电转换效率能够得到大幅提高。

但另一方面，出于降低光伏发电成本的考虑，目前对光伏电站的长期运行稳定性和运营寿命要求越来越高，目前要求光伏电站的运营寿命高达25年甚至30年之久，这就要求构成电站的光伏电池片和组件的长期使用稳定可靠性越来越高。对于光伏电站而言，由于长期暴露在大气环境中，不断受到风雨侵蚀和阳光照射，因此要求电池电极能够拥有良好的耐候老化可靠性，这就对使用有机粘结相制备的背银电极提出了严苛的要求。

发明内容