一種高性能n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發明屬于太陽能電池領域，尤其設及一種正面電極用銀侶漿材料。【
背景技術：
】[0002]提高轉換效率和降低成本是太陽能光伏一直追逐的目標。由于鐵等常見金屬雜質對電子的俘獲截面比對空穴的俘獲截面大，所W在低注入情況下，n型娃比P型娃具有更高的少子壽命。在太陽能級娃材料中，n型Cz娃有效少子壽命在1msW上，即使n型多晶娃的少子壽命也能夠達到100帖，遠高于P型晶體娃。因此相對于P型娃，n型晶體娃更具備條件提高太陽電池的轉換效率，特別是高效太陽能電池，如IBC、HIT、雙面電池等，對少子壽命要求較高，只有n型晶體娃才能滿足要求。另外，近年來電池組件的衰減越來越引起人們的重視，特別是在風沙、鹽堿、潮濕環境中P型晶體娃電池光致衰減效應尤為嚴重。早在1973年，比Fischer和W.Pschunder(Fischer,比andW.Pschunder.Investigationofphotonandthermalinducedchangesinsiliconsolarcells.In10化IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference.1973.PaloAlto,CA,USA.)就發現剛制作好的棚滲雜p型Cz單晶太陽電池在光照下會出現明顯的衰減。1997年，J.Schmi化等（Schmi化，J.，A.G.Aberle,andR.Hezel.InvestigationofcarrierlifetimeinstabilitiesinCz-grownsilicon.In26thIE邸PVSC.1997.NewYork,USA.)人證實棚滲雜Cz娃出現的光致衰減現象是由于棚氧對所引起，由于磯滲雜n型Cz娃中棚含量極低，棚氧對所引起的光致衰減并不明顯。因此，從進一步提高電池轉換效率和抗誘導衰減方面考慮，n型晶體娃電池將是W后研究和市場化的主要方向。[0003]持續降低成本和不斷提高轉換效率是太陽能光伏能被廣泛利用的必然要求。絲網印刷是目前商業化娃基太陽能電池最重要的金屬化工藝，同時也是成本最低的金屬化方式。但是若將目前商業化的P型銀漿直接用在n型電池上，接觸電阻太大，大大降低效率。考慮到侶漿成功用在P型娃背面，因此認為侶對銀漿與P+發射極形成良好歐姆接觸起到關鍵作用。事實上，實驗表明當侶做為添加劑加入到銀漿中，隨著侶含量的增加接觸電阻明顯下降，但是同時也引起漏電和體電阻的顯著增加（比Ke巧etal."Developmentofscreenprintablecontactsforp+emittersinbifacialsolarcells"Proceedings21stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,DresdenGermany,2006)。純金屬侶的電阻率為2.65X1(T8Qm，純金屬銀的電阻率為1.586X1(T8Qm，因此，隨著侶含量增加，體電阻也會增大。而且由于單質侶極易氧化，在超細侶粉表面形成一層絕緣的氧化侶保護層，阻止了侶對P+層的進一步擴散和合金化進程。[0004]為了解決n型晶娃太陽電池絲網印刷銀侶漿中單質金屬侶粉作為添加劑，侶粉易氧化阻止侶對P+發射極層進一步擴散和合金化問題，本發明提供一種N型太陽電池正面電極用銀侶漿，通過侶娃合金粉替代純金屬侶粉，用于n型晶娃太陽電池的P+接觸。將本發明提供銀侶漿絲網印刷在n型晶體娃電池上，經過紅外燒結爐在適當溫度下燒結，電池接觸電阻低、開壓高、漏電小、轉換效率高。該厚膜漿料的組成為導電銀粉、玻璃粉、有機載體相、添加劑為侶娃合金粉。【
發明內容】[0005]N型太陽電池正面電極用銀侶漿組成包括；導電銀粉、玻璃粉、有機載體相和添加劑滲侶娃合金粉。添加劑侶娃合金粉通過擴散在P+發射極形成重滲，使銀娃發射極形成高導電通路，降低接觸電阻。同時侶娃合金中娃的存在避免了高溫下銀娃發射極界面處由于侶娃互擴使P+發射極中的娃擴散到電極中，因此可W避免造成發射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓。本發明的漿料適用于n型多晶和單晶娃太陽電池絲網印刷電極。[0006]1導電銀粉銀粉是銀漿料中的導電相。導電銀粉可W是單質銀也可W是銀合金，包括Ag-化、Ag-Ni、Ag-PtAg-Mg合金等。導電銀粉可W是球狀、片狀、類球狀、塊狀、樹枝狀等。導電銀粉的直徑大小為0.2--10化。若銀粉顆粒小于0.2化，銀粉表面能大，燒結溫度低，銀-娃界面處接觸點少，接觸電阻大。若銀粉顆粒大于10化，燒結溫度高，銀容易擴散到娃發射極內部，形成復合中屯、，引起漏電，甚至會擊穿發射極，造成電池失效。本發明導電銀粉顆粒的合適大小是1-5化，導電銀粉在銀漿中的比例是75-95wt%，合適的比例是8〇-90wt%。[0007]2添加劑侶娃合金在常溫下具有優異的化學穩定性，不易氧化。侶娃合金在娃含量12.2%(摩爾含量）時共晶點溫度為577C，作為n型接觸料高溫燒結時，侶娃合金烙化，使侶娃合金更容易流動到銀娃接觸界面，便于侶擴散到P+發射極內，提高了電極下發射極載流子的濃度，降低銀-娃界面的接觸電阻，同時也減少了體相中侶含量，降低體電阻。另外，侶娃合金中娃的存在阻止了高溫下銀娃發射極界面處由于侶娃互擴使P+發射極中的娃擴散到電極中，因此可W避免造成發射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓。[0008]侶娃合金中娃含量為l-20wt%，合適的含量在5-15wt%范圍。娃含量過低不能有效抑制銀娃界面處侶娃互擴。娃含量過高，侶娃合金的烙化溫度較高，燒結時不易烙化，使侶娃不能起到有效作用，同時造成體電阻增加。侶娃合金粉的顆粒大小在0.5-10化范圍。加入量在1-lOwt%之間，若加入量低于Iwt%，在銀娃界面發射極上不能形成有效侶重滲雜；若加入量大于10%，使電極體電阻增加，轉換效率降低，同時也會使電池的焊接性能下降。侶娃合金粉添加量的合適范圍在l-6wt%之間。[000引3玻璃粉玻璃粉在漿料中作為高溫粘結相。用于太陽能電池漿料中的玻璃要具有低烙點和玻璃轉化溫度，高溫下對娃發射極表面和銀具有良好的潤濕性，能夠穿透Si化減反射層，形成良好的歐姆接觸。此外玻璃料的成分及燒結過程也會影響到電極的可焊性和耐焊性。因此，本發明所設及的玻璃為化0-B203-Si02、Te02-B203-化0、Bi203-B203-Si02、Te02-PbO體系玻璃。玻璃的軟化溫度為280-550°C，玻璃粉顆粒大小為1-10化。玻璃粉在漿料中占的比例為1-lOwt%，若玻璃含量低于Iwt%，電極粘結強度小，溶銀和對Si化開孔能力差，接觸電阻大。若玻璃含量高于lOwt%，銀娃接觸界面處玻璃層較厚，影響光電子的傳輸與收集，同時，體相中的玻璃較多，會造成體電阻增加，使轉換效率降低。[0010]4有機載體相有機載體的作用是把導電相銀粉、玻璃粉、添加劑侶娃合金粉混合分散成膏狀，形成具有特殊流變性、觸變性能的漿料。使漿料在絲網印刷剪切力作用下精確地印出設計的電極圖案，并使電極與娃之間形成良好的物理接觸，使電極具有一定的高寬比。有機載體相主要有溶劑、增稠劑、增塑劑、表面活性劑、觸變劑組成。溶劑主要有松節油、松油醇、了基卡必醇、了基卡必醇醋酸醋、巧樣酸S了醋中的一種或幾種組成，增稠劑主要為己基纖維素、了基纖維素，增塑劑主要為鄰苯二甲酸醋，表活性劑主要為羊脂酸、卵磯脂、司班85,觸變劑主要為氨化藍麻油。[0011]銀漿中有機載體相的含量為3-10%。當有機載體相的含量低于3%時，有機載體相很難將銀粉、玻璃粉、添加劑侶娃合金粉充分潤濕分散；而當有機載體相含量大于10%時，所印制的電極燒結后燒結密度太小，導致電池串聯電阻較大。[0012]漿料的制備方法；精確稱量銀粉(粒度1-3化球形銀粉)、蹄酸鹽體系玻璃粉(粒度3-5化)、侶娃合金粉(娃含量15wt%，粒度1-3化)，上述S種粉體在漿料中的總含量90wt%，玻璃粉和有機相保持不變，改變銀粉和侶娃合金粉的比例。將=種固體粉末按照比例精確稱量后，將該=種粉末充分混合，使之均勻分散，然后加入有機相充分攬拌進行預分散，再用S漉機礙壓至刮板細度小于14化，得到n型晶體娃太陽能電池正面電極用銀侶漿料。[0013]將所制得的n型銀侶漿料絲網印刷在n型娃片上，在適當的溫度下經過紅外燒結爐燒結，制得太陽能電池片，測試其電性能。所用的娃片為n型單晶娃或多晶娃，經過化學表面制絨，擴棚后形成p-n結，方阻80-90Q/□，去棚娃玻璃、刻邊后，PECVD沉積Si化減反射層，膜厚80-90皿。[0014]【具體實施方式】實施例[00巧]按照表1的配方制備銀漿S1、S2、S3,分別印制于單晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)兩種規格的娃片上，經燒結后制得太陽能電池，測試電性能，取平均數據，結果列于表3和表4中。[001引比較例按與實施例相同的工藝制備含固量為90wt%、添加純的金屬侶粉0、5wt、lOwt%的導電銀漿記為Al、A2、A3。分別在單晶（156mmX156mm，方阻80Q/□)、多晶（156mmX156mm，方阻90Q/□)兩種規格的娃片上印制電極，經燒結形成娃太陽能電池，測試電性能，取平均數據。實施例及比較例所制得太陽能電池的電性能WS1漿料電池為基準，比較結果列于表3和表4。[0017]表1實施例的配方組成表【主權項】1.一種高性能N型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于該銀鋁漿由導電銀粉、添加劑鋁硅合金粉、玻璃粉和有機載體相組成，其中，導電銀粉的含量為75-95wt%，添加劑鋁硅合金粉的含量為l-l〇wt%，玻璃粉的含量為1-lOwt%，有機載體相3-lOwt%。2.根據權利要求1所述的n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的導電銀粉為Ag、Ag-Cu合金、Ag-Ni合金、Ag-Pd合金、Ag-Mg合金中的一種及以上。3.根據權利要求1和2所述的n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的導電銀粉的顆粒平均粒徑為〇.2-10Mm。4.根據權利要求1所述的n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的添加劑鋁硅合金粉中硅的含量為l-20wt%。5.根據權利要求1和4所述的n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的鋁硅合金粉的顆粒平均粒徑為〇.5-10Mm。6.根據權利要求1所述的n型太陽能電池正面電極用銀鋁漿，其特征在于所述的玻璃粉的顆粒平均粒徑為1-10Mm。【專利摘要】為了解決n型晶硅太陽電池絲網印刷銀鋁漿中單質金屬鋁粉作為添加劑，鋁粉易氧化阻止鋁對p+發射極層進一步擴散和合金化問題，本發明提出一種高性能N型太陽電池正面電極用銀鋁漿，其由導電銀粉、玻璃粉、有機載體相和添加劑摻鋁硅合金粉組成，其特征是添加劑為鋁硅合金粉，在鋁硅合金粉中硅的含量為1-20wt%。鋁硅合金粉通過擴散在p+發射極形成重摻，使銀硅發射極形成高導電通路，降低接觸電阻。鋁硅合金中硅的存在避免了高溫下銀硅發射極界面處由于鋁硅互擴使p+發射極中的硅擴散到電極中，可避免造成發射極表面缺陷，減少漏電，提高開壓。【IPC分類】H01L31-0224,H01B1-22【公開號】CN104810076【申請號】CN201510207047【發明人】楊云霞,韓向超,袁雙龍,高維川,仝華,袁曉,李紅波【申請人】華東理工大學【公開日】2015年7月29日【申請日】2015年4月28日