高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿及在perc電池中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿及其在PERC電池中的應(yīng)用，所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成：鋁粉70?85份，有機載體1?30份，無機粘結(jié)劑0.1?10份，輔助導(dǎo)電添加劑0.1?1份。該鋁漿主要用于鈍化發(fā)射極和背面點或線接觸硅太陽電池的背場電極的制造中，其中所述PERC鋁漿印刷在開點或開線硅片的鈍化層上，烘干并燒結(jié)。本發(fā)明漿料對鈍化膜幾乎無損傷、BSF層均勻且致密、局域填充程度高，本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅開線鈍化太陽能電池片上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率≥20.7%。
【專利說明】高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿及在PERC電池中的應(yīng)用
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿及在PERC電池中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，降低晶體硅成本，是競爭日益激烈的光伏產(chǎn)業(yè)追求的目標之一，降低硅原料成本，一般需要向更薄的硅片發(fā)展，采用更薄的硅片是以后晶體硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢之一。
[0004]少數(shù)載流子的擴散長度大于硅片的厚度時，電池片上下表面的復(fù)合速率對效率的影響顯得更加重要。改善表面鈍化的質(zhì)量、降低表面復(fù)合速率已經(jīng)成為提高電池效率的主要手段之一。鋁背場能夠有效降低電池背表面復(fù)合速率，提高轉(zhuǎn)換效率，是商品化晶體硅太陽電池普遍采用的主要背表面鈍化結(jié)構(gòu)。
[0005]背鈍化電池相較于普通電池，它的表面鈍化膜可以降低載流子復(fù)合，提高轉(zhuǎn)化效率;還可以改善接觸，降低接觸電阻，增加并聯(lián)電阻；同時，它還具有減反射作用。
[0006]在電池背表面形成了一層鈍化層后，為了使得印刷上去的背場鋁漿和太陽電池的襯底有個良好的歐姆接觸、收集電流，就出現(xiàn)了以下的制備工藝:①激光開孔法，美國杜邦公司已經(jīng)推出了幾款應(yīng)用于這一技術(shù)的漿料，杜邦? Solamet ? PV36x系列新型鋁漿應(yīng)用于背面鈍化(Rear-side Passivat1n)晶體娃光伏電池技術(shù)，成功達到20.3%電池轉(zhuǎn)換效率，更高的轉(zhuǎn)換效率即代表電池能輸出更多電力。但是這一技術(shù)所產(chǎn)生的不足在于需要添加一整套的設(shè)備，同時工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的成本高。②化學(xué)腐蝕法，主要是在復(fù)合鈍化膜上采用硅漿料絲網(wǎng)印刷具有點接觸圖案的硅漿層，然后采用化學(xué)腐蝕液腐蝕掉復(fù)合鈍化膜中未被硅漿層覆蓋的區(qū)域，德國莫克公司也有相應(yīng)的腐蝕試劑，但是化學(xué)腐蝕的不足在于會產(chǎn)生污染。
[0007]采用絲網(wǎng)印刷的方法制備條形狀局域接觸和背面點接觸發(fā)現(xiàn)，在正常的燒結(jié)狀態(tài)下，鋁漿很難穿透氮化硅薄膜，形成的鋁漿合金很差，歐姆接觸很差，會導(dǎo)致漏電流增加，由于氮化硅膜所含正電荷密度很大，形成的反型層也會降低段獨電流和填充因子，對這種結(jié)構(gòu)電池掃描其串聯(lián)并聯(lián)電阻發(fā)現(xiàn)，和標準的值相差很大，利用腐蝕漿的方法制備背點接觸，在電性能參數(shù)上有少許提高。這些研究成果對太陽能電池的生產(chǎn)工藝具有顯著的指導(dǎo)作用。
[0008]專利號為[CN102667961A]中公開了一種可用于形成PERC硅太陽能電池的鋁背面電極的鋁漿及其形成方法，它用于生產(chǎn)具有改善電效率的PERC硅太陽能電池，焙燒后的鋁漿與背面穿孔鈍化層粘附良好，并因此使通過該發(fā)明的鋁漿生產(chǎn)的PERC硅太陽能電池具有更長的耐久性或使用壽命。但還會有少量的鋁-硅合金在焙燒過程中通過硅片背面鈍化層中的穿孔而逸出，而且該鋁漿是印刷在背面具有穿孔的介電鈍化層上的。
[0009]中國專利[CN101720512B]公開了一種局部背場背接觸的方法，是利用絲網(wǎng)印刷的局部背場形成高質(zhì)量背接觸，涉及提供背表面鈍化和光學(xué)限制特性的背接觸或后接觸的形成。但依然講述在背表面鈍化后，利用化學(xué)或激光開孔，然后印刷鋁漿，燒結(jié)后得到背點接觸。
[0010]中國專利[CN101540350B]公開了一種晶體硅太陽電池的制備方法，是一種背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝，在硅片背面熱氧化二氧化硅和鍍氮化硅形成復(fù)合鈍化膜，并在該復(fù)合鈍化膜上采用硅漿料絲網(wǎng)印刷具有點接觸圖案的硅漿層，然后采用化學(xué)腐蝕液腐蝕掉復(fù)合鈍化膜中未被硅漿層覆蓋的區(qū)域，再在硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿層，通過燒結(jié)使鋁漿層與硅漿層的接觸面形成硅鋁合金層，最后通過燒結(jié)使鋁漿層與硅片背面的硅基底形成局域歐姆接觸和局域鋁背場。采用該制備工藝降低了制備成本，更容易實現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)，制得的背面點接觸電極晶體晶體硅太陽電池，可以形成良好的背面歐姆接觸和局域鋁背場，一定程度上降低了點接觸引起的電池串聯(lián)電阻增大的問題，保持了良好的背面鈍化效果和光學(xué)背發(fā)射性能。
[0011]中國專利[CN202585431U]公開了一種具有背鈍化的光學(xué)電池結(jié)構(gòu)，涉及一種具有背鈍化的光伏電池結(jié)構(gòu)，在太陽電池的背面覆蓋背鈍化膜，在背鈍化膜上開槽，開槽線相互正交，在背鈍化膜上構(gòu)成網(wǎng)格線，鋁漿覆蓋住背鈍化膜上的開槽，同時不覆蓋整個背部區(qū)域，鋁漿燒結(jié)形成局部鋁背電場結(jié)構(gòu)。它的有益效果是①降低了電池的串阻，提高填充因子，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率;②改善了電池的翹曲度，得到電池更加平整。
[0012]綜合國內(nèi)外客戶對背鈍化的光伏電池結(jié)構(gòu)的性能要求包括:①少子壽命高;②轉(zhuǎn)化效率高；③接觸電阻低、并聯(lián)電阻高；④減反射性好。而針對上述要求，未見相關(guān)專利報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿及在PERC電池中的應(yīng)用，該鋁漿的主要特點在于印刷性好、對鈍化膜損傷較小、能在局域接觸處形成良好的歐姆接觸，減小漏電流。
[0014]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成:鋁粉70-85份，有機載體1-30份，無機粘結(jié)劑0.1-1O份，輔助導(dǎo)電添加劑0.1_1份。
[0015]作為優(yōu)化:所述的鋁粉包含至少一種或多種合金粉，所述的合金粉為以下合金粉中的一種或多種:鋁鋅合金粉、鋁鎂合金粉、鋁硅合金粉、銀鋁合金粉，所述合金粉的添加量為鋁粉含量的1-30%，鋁粉粒度為= 1-1lum0
[0016]作為優(yōu)化:所述的有機載體由高分子聚合物和有機溶劑混合形成，所述高分子聚合物所占比例為1-30%，所述的高分子聚合物為二甲苯樹脂、醋丙纖維素、醋丁纖維素、丙烯酸樹脂、硝基纖維素中的一種或多種;所述的有機溶劑為松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的一種或多種。
[0017]作為優(yōu)化:所述的無機粘結(jié)劑由下列組份按照重量份數(shù)組成:Bi203:10-20份、B2O3: 15-25份、S12:2-4份、PbO: 20-70份、ZnO: 1-15份，經(jīng)處理得到粒徑D50在0.8-3微米的無機粘結(jié)劑。
[0018]作為優(yōu)化:所述的輔助導(dǎo)電添加劑為石墨烯、銅粉、鋅粉中的一種或多種。
[0019]一種根據(jù)所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿在PERC電池中的應(yīng)用，包括以下步驟:
(1)提供鈍化片，所述鈍化片在其背面具有寬度約30-60um，深度約5-20um開線的介質(zhì)鈍化層；
(2)在所述介質(zhì)鈍化層上，施加背場招楽，通過400目絲網(wǎng)印刷在規(guī)格156mmX156mm的單晶硅片的背鈍化面上形成背場電極膜；
(3)進烘箱250°C烘干所述鋁漿;烘干以后鋁電極膜層無脫落，燒結(jié)過程達到700-800°C峰值溫度，以在所述介質(zhì)鈍化層開線處形成局部BSF層。
[0020]有益效果:本發(fā)明為一種具有流動性好、對鈍化膜破壞小、BSF層均勻且致密、局域填充程度高的高效晶體硅太陽能電池局域接觸背場鋁漿，本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅開線鈍化太陽能電池片上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡20.7%，專門用于PERC硅太陽能電池背場局域接觸用鋁漿及其制備方法。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細闡述。
[0022]具體實施例一:
一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成:鋁粉70份，有機載體I份，無機粘結(jié)劑0.1份，輔助導(dǎo)電添加劑0.1份。
[0023]所述的鋁粉包含至少一種或多種合金粉，所述的合金粉為以下合金粉中的一種或多種:鋁鋅合金粉、鋁鎂合金粉、鋁硅合金粉、銀鋁合金粉，所述合金粉的添加量為鋁粉含量的1%，鋁粉粒度為:lum。
[0024]所述的有機載體由高分子聚合物和有機溶劑混合形成，所述高分子聚合物所占比例為1%，所述的高分子聚合物為二甲苯樹脂、醋丙纖維素、醋丁纖維素、丙烯酸樹脂、硝基纖維素中的一種或多種;所述的有機溶劑為松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的一種或多種。
[0025]所述的無機粘結(jié)劑由下列組份按照重量份數(shù)組成= Bi2O3:10份、B2O3:15份、S12:2份、PbO: 20份、ZnO:1份，經(jīng)處理得到粒徑D50在0.8微米的無機粘結(jié)劑。
[0026]所述的輔助導(dǎo)電添加劑為石墨烯、銅粉、鋅粉中的一種或多種。
[0027]一種根據(jù)所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿在PERC電池中的應(yīng)用，包括以下步驟:
(1)提供鈍化片，所述鈍化片在其背面具有寬度約30um，深度約5um開線的介質(zhì)鈍化層；
(2)在所述介質(zhì)鈍化層上，施加背場招楽，通過400目絲網(wǎng)印刷在規(guī)格156mmX156mm的單晶硅片的背鈍化面上形成背場電極膜；
(3)進烘箱250°C烘干所述鋁漿;烘干以后鋁電極膜層無脫落，燒結(jié)過程達到700°C峰值溫度，以在所述介質(zhì)鈍化層開線處形成局部BSF層。
[0028]具體實施例二: 一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成:鋁粉85份，有機載體30份，無機粘結(jié)劑10份，輔助導(dǎo)電添加劑I份。
[0029]所述的鋁粉包含至少一種或多種合金粉，所述的合金粉為以下合金粉中的一種或多種:鋁鋅合金粉、鋁鎂合金粉、鋁硅合金粉、銀鋁合金粉，所述合金粉的添加量為鋁粉含量的30%，鋁粉粒度為:llum。
[0030]所述的有機載體由高分子聚合物和有機溶劑混合形成，所述高分子聚合物所占比例為30%，所述的高分子聚合物為二甲苯樹脂、醋丙纖維素、醋丁纖維素、丙烯酸樹脂、硝基纖維素中的一種或多種;所述的有機溶劑為松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的一種或多種。
[0031 ] 所述的無機粘結(jié)劑由下列組份按照重量份數(shù)組成:Bi2O3: 20份、B2O3: 25份、S12:4份、PbO: 70份、ZnO: 15份，經(jīng)處理得到粒徑D50在3微米的無機粘結(jié)劑。
[0032]所述的輔助導(dǎo)電添加劑為石墨烯、銅粉、鋅粉中的一種或多種。
[0033]一種根據(jù)所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿在PERC電池中的應(yīng)用，包括以下步驟:
(1)提供鈍化片，所述鈍化片在其背面具有寬度約60um，深度約20um開線的介質(zhì)鈍化層；
(2)在所述介質(zhì)鈍化層上，施加背場招楽，通過400目絲網(wǎng)印刷在規(guī)格156mmX156mm的單晶硅片的背鈍化面上形成背場電極膜；
(3)進烘箱250°C烘干所述鋁漿;烘干以后鋁電極膜層無脫落，燒結(jié)過程達到800°C峰值溫度，以在所述介質(zhì)鈍化層開線處形成局部BSF層。
[0034]具體實施例三:
一種高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成:鋁粉78份，有機載體22份，無機粘結(jié)劑6份，輔助導(dǎo)電添加劑0.4份。
[0035]所述的鋁粉包含至少一種或多種合金粉，所述的合金粉為以下合金粉中的一種或多種:鋁鋅合金粉、鋁鎂合金粉、鋁硅合金粉、銀鋁合金粉，所述合金粉的添加量為鋁粉含量的13%，鋁粉粒度為:6um。
[0036]所述的有機載體由高分子聚合物和有機溶劑混合形成，所述高分子聚合物所占比例為21%，所述的高分子聚合物為二甲苯樹脂、醋丙纖維素、醋丁纖維素、丙烯酸樹脂、硝基纖維素中的一種或多種;所述的有機溶劑為松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的一種或多種。
[0037]所述的無機粘結(jié)劑由下列組份按照重量份數(shù)組成= Bi2O3:14份、B2O3:17份、Si02:3份、PbO: 50份、ZnO: 9份，經(jīng)處理得到粒徑D50在2微米的無機粘結(jié)劑。
[0038]所述的輔助導(dǎo)電添加劑為石墨烯、銅粉、鋅粉中的一種或多種。
[0039]一種根據(jù)所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿在PERC電池中的應(yīng)用，包括以下步驟:
(I)提供鈍化片，所述鈍化片在其背面具有寬度約50um，深度約16um開線的介質(zhì)鈍化層； (2)在所述介質(zhì)鈍化層上，施加背場招楽，通過400目絲網(wǎng)印刷在規(guī)格156mmX 156mm的單晶硅片的背鈍化面上形成背場電極膜；
(3)進烘箱250°C烘干所述鋁漿;烘干以后鋁電極膜層無脫落，燒結(jié)過程達到730°C峰值溫度，以在所述介質(zhì)鈍化層開線處形成局部BSF層。
[0040]本發(fā)明為一種具有流動性好、對鈍化膜破壞小、BSF層均勻且致密、局域填充程度高的高效晶體硅太陽能電池局域接觸背場鋁漿，本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅開線鈍化太陽能電池片上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡20.7%，專門用于PERC硅太陽能電池背場局域接觸用鋁漿及其制備方法。
[0041]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種尚效晶體娃太陽能電池局域背場招楽.，其特征在于:所述的尚效晶體娃太陽能電池局域背場鋁漿由下列組份按照重量份數(shù)組成:鋁粉70-85份，有機載體1-30份，無機粘結(jié)劑0.1-10份，輔助導(dǎo)電添加劑0.1-1份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，其特征在于:所述的鋁粉包含至少一種或多種合金粉，所述的合金粉為以下合金粉中的一種或多種:鋁鋅合金粉、鋁鎂合金粉、鋁硅合金粉、銀鋁合金粉，所述合金粉的添加量為鋁粉含量的1-30%，鋁粉粒度為:1-1lum03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，其特征在于:所述的有機載體由高分子聚合物和有機溶劑混合形成，所述高分子聚合物所占比例為1-30%，所述的高分子聚合物為二甲苯樹脂、醋丙纖維素、醋丁纖維素、丙烯酸樹脂、硝基纖維素中的一種或多種;所述的有機溶劑為松油醇、醇酯十二、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，其特征在于:所述的無機粘結(jié)劑由下列組份按照重量份數(shù)組成:Bi2O3:10-20份、B2O3:15-25份、S12:2-4份、PbO:20-70份、ZnO: 1-15份，經(jīng)處理得到粒徑D50在0.8-3微米的無機粘結(jié)劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿，其特征在于:所述的輔助導(dǎo)電添加劑為石墨烯、銅粉、鋅粉中的一種或多種。6.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效晶體硅太陽能電池局域背場鋁漿在PERC電池中的應(yīng)用，其特征在于:包括以下步驟: (1)提供鈍化片，所述鈍化片在其背面具有寬度約30-60um，深度約5-20um開線的介質(zhì)鈍化層； (2)在所述介質(zhì)鈍化層上，施加背場招楽，通過400目絲網(wǎng)印刷在規(guī)格156mmX 156mm的單晶硅片的背鈍化面上形成背場電極膜； (3)進烘箱250°C烘干所述鋁漿;烘干以后鋁電極膜層無脫落，燒結(jié)過程達到700-800°C峰值溫度，以在所述介質(zhì)鈍化層開線處形成局部BSF層。
【文檔編號】H01L31/0224GK106098146SQ201610535116
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】朱鵬
【申請人】南通天盛新能源股份有限公司