一种高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：硼酸30％～40％、三氧化二锑20％～30％、二氧化硅5％～10％、三氧化二铋15％～20％、二氧化锌10％～20％，各原料的质量百分含量之和为100％。该玻璃粉可以改善铝浆的附着力，电池片表面的平整度及耐水煮性能等，烧结后电池片可以形成均匀致密的铝硅合金层，优良的BSF层，进而可以提升太阳能电池的短路电流、开路电压以及太阳能电池的光电转换效率。本发明还公开了上述高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法。

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池背面电极浆料技术领域，具体涉及一种高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉及其制备方法。

背景技术

太阳能作为清洁能源，在过去的十年间得到了迅猛的发展，每年的增长速度为30％～40％。在国家发展可再生资源扶持资金的吸引以及欧盟对中国光伏“双反”落空的背景下，光伏产业再次呈现出繁荣迹象。虽然现今光伏技术不断创新，各种高效太阳电能不断出现，但在工业上仍然没有形成规模化生产，因此硅基太阳电池仍然将在未来很长一段时间占据主导地位。目前市场主流的晶体硅太阳能电池为P型硅太阳能电池，因此用于太阳能电池铝浆未来将还有很大的市场。

P型硅太阳能电池生产过程中通过丝网印刷铝浆，再经过烘干烧结工艺形成铝背电极。通过丝网印刷工艺印刷铝浆，铝硅在高温下烧结熔融，形成硅对铝的掺杂，最终形成一个P+结，从而提升开路电压。同时铝层还起到收集电流，与硅形成欧姆接触的作用。

铝浆的主要成分有铝粉，玻璃粉和有机粘合剂。玻璃粉的性能影响到铝浆的光电转换效率，附着力，表面平整度，耐水煮性能等等，对于铝浆性能的好坏，起到了至关重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，该玻璃粉可以改善铝浆的附着力，电池片表面的平整度及耐水煮性能等，烧结后电池片可以形成均匀致密的铝硅合金层，优良的BSF层，进而可以提升太阳能电池的短路电流、开路电压以及太阳能电池的光电转换效率。

本发明所要解决的技术问题还在于提供上述高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，该方法工艺简洁，成本低。

本发明所要解决的第一个技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 30％～40％

三氧化二锑(Sb₂O₃)>

二氧化硅 5％～10％

三氧化二铋(Bi₂O₃)>

二氧化锌(ZnO₂)>

其中各原料的质量百分含量之和为100％。

进一步的，各原料的质量百分含量为：

硼酸 32％～38％

三氧化二锑 22％～28％

二氧化硅 6％～8％

三氧化二铋 16％～18％

二氧化锌 12％～18％

其中各原料的质量百分含量之和为100％。

更佳的，各原料的质量百分含量为：

硼酸 35％

三氧化二锑 25％

二氧化硅 8％

三氧化二铋 17％

二氧化锌 15％。

本发明所选用的原材料，纯度均大于99.9％。

本发明的第二个所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：上述的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系取各原料，混匀，置于马弗炉中高温熔炼，再经淬火、粉碎，即制得玻璃粉。

其中混匀优选采用V型搅拌机。

高温熔炼温度优选为1100℃～1200℃，保温时间优选为60～90min。

制得的玻璃粉的中位粒径优选为1.0～2.0μm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过加入高比例的硼酸，所制成的玻璃粉使用在铝浆中，可以引入三价硼在硅中的掺杂，提升三价态物质的掺杂浓度，提升了P+/P结的浓度差，提升开路电压，同时通过高比例的氧化锑(三氧化二锑)的加入，帮助铝硅形成均匀致密的合金层，增强电池片对于光的长波响应，提升电池片的短路电流；

(2)本发明所添加的高比例的氧化锑(三氧化二锑)，在烧结过程中，可以改善铝层熔融的均匀性，烧结后的铝层均匀，无局部过熔点，电池片表面光滑平整，无明显凸起；

(3)本发明制备的玻璃粉中位粒径控制在1.0微米～2.0微米直接，该粒度的玻璃粉可以达到使用的助熔效果，不会产生局部过融，避免电池片局部铝凸起，使烧结后的电池片光滑平整，无明显凸起。

具体实施方式

本发明在下述各实施例中被给予了具体的说明。这些实施例都是说明性的，并不在任何方面限制本发明。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例提供的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 30％

三氧化二锑 20％

二氧化硅 10％

三氧化二铋 20％

二氧化锌 20％

其中各原料的纯度高于99％。

该高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系，取各原料，通过V型搅拌机混合均匀，放入1200℃的马弗炉中，保温90min，经淬火后磨碎，制备中位粒径为2.0微米的玻璃粉。

实施例2

本实施例提供的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 30％

三氧化二锑 30％

二氧化硅 5％

三氧化二铋 20％

二氧化锌 15％

其中各原料的纯度高于99％。

该高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系，取各原料，通过V型搅拌机混合均匀，放入1150℃的马弗炉中，保温60min，经淬火后磨碎，制备中位粒径为1.8微米的玻璃粉。

实施例3

本实施例提供的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 35％

三氧化二锑 25％

二氧化硅 8％

三氧化二铋 17％

二氧化锌 15％

其中各原料的纯度高于99％。

该高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系，取各原料，通过V型搅拌机混合均匀，放入1150℃的马弗炉中，保温80min，经淬火后磨碎，制备中位粒径为1.5微米的玻璃粉。

实施例4

本实施例提供的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 40％

三氧化二锑 30％

二氧化硅 5％

三氧化二铋 15％

二氧化锌 10％。

该高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系，取各原料，通过V型搅拌机混合均匀，放入1150℃的马弗炉中，保温90min，经淬火后磨碎，制备中位粒径为1.0微米的玻璃粉。

实施例5

本实施例提供的高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉，由以下质量百分含量的原料制成：

硼酸 35％

三氧化二锑 25％

二氧化硅 5％

三氧化二铋 20％

二氧化锌 15％。

该高电性晶体硅太阳能电池铝浆用玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：按上述用量关系，取各原料，通过V型搅拌机混合均匀，放入1150℃的马弗炉中，保温60min，经淬火后磨碎，制备中位粒径为1.0微米的玻璃粉。

将上述实施例1-5中配方制备的玻璃粉用在相同的铝浆配方，配方采用铝粉75％，玻璃粉2％，丁基卡必醇20％，乙基纤维素2％，硅烷偶联剂1％，制成铝浆分别印刷于单晶硅电池片上(厚度200μm)，按晶体硅太阳电池的生产工艺流程制成电池片后测试，其光电转换效率及表观的数据见表1。

表1 实施例1-5配方制成的电池片的性能参数

参比配方与实施例除玻璃粉外，其他组分相同。参比配方中玻璃组分为(质量百分含量)：

硼酸 10％

三氧化二锑 10％

二氧化硅 5％

三氧化二铋 50％

二氧化锌 25％。

从表1中可以看出，本发明中的玻璃料可以改善电池片的表面平整度，通过该玻璃粉的添加，铝层熔融均匀，烧结后的电池片表面平整，无明显凸起。

并且通过该玻璃粉的加入，烧结后的电池片可以形成均匀致密的铝硅合金层，优良的BSF层，从而可以提升电池的短路电流和开路电压，达到高转换效率的效果。

与参比相对照，本发明中的配方采用权利要求书中所限定的范围的用量时，性能参数更佳。

以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。