[发明专利]一种隔离材料、电池背场背极及制备方法、太阳能电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种隔离材料、电池背场背极及制备方法、太阳能电池及制备方法，属于晶硅太阳能电池制备技术领域。本发明的背场背极，包括硅背面基体、铝电极和银电极，硅背面基体上设置铝电极，所述的银电极设置于铝电极上，且在银电极和铝电极之间设置隔离层，所述的隔离层由如下成分组成：玻璃粉、辅助粉体、有机载体和助剂；其中，玻璃粉的重量百分比占比为35‑80％，辅助粉体的重量百分比占比为0.5‑25％，有机载体和助剂的重量百分比占比为15‑45％。本发明在银电极和铝电极之间，插入一层隔离层，阻隔银电极和铝电极的直接接触，有效隔离银浆和铝浆在烧结过程中的互渗，实现了全铝背场电池对电池质量、组件焊接和可靠性等性能的改善或解决。

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池制备技术领域，更具体地说，涉及一种隔离材料、电池背场背极及制备方法、太阳能电池及制备方法。

背景技术

目前，太阳能电池的电极主要通过丝网印刷的方式制备。结合图1-图3，背面电极由铝电极主栅12、铝电极副栅13和银电极14组成，银、铝电极之间局部重叠形成重叠区16，实现相互连接。铝电极主要收集电池片背面的载流子，然后通过银电极导出电流。对于单面电池来说，铝电极区采用全铝覆盖的设计，以降低铝电极电阻提高收集效率；对于双面电池，铝电极采用均匀排布的铝栅线的设计，以满足双面发电的要求。

常规电池的制备工艺，一般都是先印刷背电极，然后再印刷铝电极。这样的好处是：①银电极直接制备在硅片的基体上，烧结后容易形成致密的电极结构，在组件焊带焊接时，具有良好的焊接拉力。②半导体硅晶体的热膨胀系数为2.5×10^-6/℃，纯银和纯铝的热膨胀系数分别为19.5×10^-6/℃、23.2×10^-6/℃，银电极与硅基体之间的热膨胀系数差异比铝电极与硅片基体之间的热膨胀系数差异更小，这样有利于降低组件冷热循环测试的失效。③在银、铝电极重叠区，同样容易形成致密的结构，从而降低该电极区域的电阻率。

但是也存在以下不足：①接触电阻大，复合严重。银电极和硅片基体之间直接接触，使得银电极区因银硅的金-半接触引起载流子的复合，即使目前的PERC电池背面钝化结构，背银浆料也存在烧穿背面介质层与硅片基体接触的情况。②电流收集空白区：对于PERC电池来说，银电极区进行激光开槽时，会在组件焊接时引起热应力而导致碎片率过高，由此往往在背银电极区及周边采用不进行激光开槽的方式解决此问题，但这形成电流收集的空白区。同时，为了确保MBB焊接质量，往往在焊带方向的银电极和铝电极之间设定空白隔离区15，这样进一步增加了电流收集的空白区。

针对以上不足，授权专利CN201110208995.7提供了一种晶硅电池背场背极及其印刷工艺；该申请案先在晶硅硅片背表面印刷铝浆，在一定温度下烘干铝浆形成铝背场，再在烘干后的铝浆表面印刷背电极浆料形成背电极图形。从而通过铝背场覆盖整个硅片背表面的方式，增加晶硅电池铝背场的面积，减少晶硅背表面复合，增加铝背场的吸杂效果，提高背表面钝化和载流子收集的效果。

专利CN201810739434.1也提供了一种全铝背场背银浆料及其制备方法与应用；该申请案全铝背场背银浆料按照重量份数包括如下：纯度大于99.99％的特殊要求银粉10～80份，自制无铅主体玻璃粉0.5～5份，低熔点辅玻璃粉0～3份，特殊要求的低熔点金属粉体1～50份、有机粘结剂15～50份、有机助剂0.01～1份。该申请案通过在背银浆料中增加低熔点金属以阻隔银和铝，从而解决银铝之间的互渗问题，同时增加辅助玻璃粉以调节玻璃体软化温度和热膨胀性能，提高背银电极致密性和焊接性。

但授权专利CN201110208995.7的全铝背场方案，存在银电极拉力偏低或直接无法焊接的问题，无法满足组件焊接要求。专利CN201810739434.1的全铝背场方案，解决了组件焊接问题，但存在组件冷热循环测试失效的问题。此外，目前先印刷银电极再印刷铝背场的电极制备方式，存在电流收集的空白区等问题，电池片的转换效率有提升空间；且目前提供的全铝背场方案，均存在电池质量或可靠性上的不足，需要进一步改善优化才能推广使用。

发明内容