[发明专利]用于表面高方阻硅基太阳能电池正面银浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种用于表面高方阻硅基太阳能电池正面银浆及其制备方法。

背景技术

随着煤炭、石油、天然气等传统能源的短缺和人们对二氧化碳排放的关注，太阳能发电技术得到了跳跃式的发展。其中晶体硅太阳能电池技术作为太阳能发电技术的主体，一直备受人们的关注，通过对晶体硅太阳能电池技术的不断研究，其光电转换效率不断提升。

太阳能电池的优劣除了取决于所使用的晶硅材料中的载流子浓度、分布和迁移率以外，还受到电池正负极电极性能的影响。其中正面电极直接影响着串联电阻、分流电阻、填充因子和光电转换效率，因此正面电极银浆的质量决定了太阳能电池的性能。

导电银浆主要包括以下几个组成部分：银粉、有机载体和玻璃粉。在正面银浆中，除了主要组分银粉以外，玻璃粉的组成和含量对硅基电池的光电转换效率起关键性的作用，同时对所制成的硅基电池的栅线的可焊性和与硅片的烧结强度起决定性的影响。栅线可焊性不好，会影响电池的产率和良率。而栅线与硅片的烧结强度达不到一定的数值，则电池无法封装制成组件，并且会影响电池的使用寿命。

目前，用于制备银浆的玻璃粉多是铅含量较高的玻璃粉，通过玻璃粉中的铅腐蚀硅片表面的SiN减反层，并协助银粉在硅表面形成二次结晶，形成有效的欧姆接触。通常在该系列玻璃粉中，氧化铅的含量高于60%。而氧化铅为剧毒重金属化合物，为RoHS明确禁止的六种剧毒化合物之一。因此降低含铅化合物的使用量一直是银浆研究的方向。

为了追求高的光电转换效率，硅基太阳能电池的表面方阻越来越高，这是因为高的表面方阻有更好短波响应，能更大程度的利用太阳光谱中的能量。目前，硅基太阳能电池的表面方阻已经从60~65欧姆/方快速提升到75~85欧姆/方。传统的高铅玻璃粉所制备的正面银浆已经不能满足高方阻工艺的需要，因为高方阻的硅基电池的PN结较浅，高铅玻璃粉的腐蚀性较强，往往击穿PN影响电池效率。

因此，需要寻找新型的较温和的玻璃粉体系来适应高方阻硅基电池的工艺以便有效地提高硅基太阳能电池的效率。目前太阳能电池正面银浆专利及文献报告较多，如专利US20110308597、US20110232746、US20110308596中公开了利用碲酸盐玻璃粉制备太阳能电池正面银浆。但是，碲酸盐玻璃粉由于铅含量较低对硅片的腐蚀性差从而降低了玻璃粉与硅片的烧结，因此碲酸盐玻璃粉制备的浆料焊接拉力低，很难满足硅基太阳能电池的需要。在专利US7935279中公开了使用无铅玻璃粉和无机添加剂TeO₂和Bi₂O₃制备太阳能电池正面银浆，但是利用该发明所制备的正面银浆转换效率低，很难商业化。

因此，如何通过降低玻璃粉中的铅含量，并且对玻璃粉的组分和含量进行优选从而获得一种转换效率高，焊接拉力大的太阳能电池正面银浆，依然值得人们不断努力探索。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于表面高方阻硅基太阳能电池正面银浆及其制备方法，该正面银浆转化效率高，焊接拉力大，且铅含量低。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一方面是提供一种用于表面高方阻硅基太阳能电池正面银浆，其特征在于，包含以下重量百分数的组分：银粉80%～90%、玻璃粉0.5%～6%、有机载体5%～15%；

其中，玻璃粉包含占玻璃粉重量百分比的以下组分：25%～75%的TeO₂、20%～55%的PbO、1%～20%的Na₂O；有机载体包括树脂和有机溶剂。

在现有理论中，铅可以腐蚀硅片表面的SiN减反层，并协助银粉在硅表面形成二次结晶，形成有效的欧姆接触。因此，通常使用高铅玻璃粉作为制备正面银浆的原料。但从目前硅基太阳能发展的趋势来看，硅片表面高的方块电阻将成为主流，因为高方阻硅片提高了短波响应，能有效地提高光电转换效率。而高方阻硅基电池的PN结较低方阻的PN结浅，如用通常的高铅玻璃粉去高温腐蚀，很容易击穿PN结，难以达到应有的效率。因此需要寻找新型的腐蚀性比较温和的玻璃以达到适度腐蚀的效果。