[发明专利]一种晶体硅太阳能电池背电场Al浆

说明书

技术领域

在现代科技体系中，半导体技术是一个重大宽广的领域，因其快速深入的发展，促进了太阳能电池技术的进步。

本发明涉及太阳能光伏技术相关的新材料制造，也是厚膜电子浆料技术在太阳能电池制造中的应用，尤其是涉及一种晶体硅太阳能电池背电场Al浆的制造技术。

技术背景

上世纪九十年代，我国的科研部门(昆明贵金属研究所)应用厚膜电子浆料技术，开发了与单晶硅太阳能电池配套的上下电极Ag浆和Al背电场浆料。Al在Si晶上生成的电极有较好的欧姆接触，Al能吸杂并且廉价，使其成为硅电池电极背场材料的首选。时至2009年，我国的太阳能电池产量占全球的39.8％(达到2.6GW)，其中85％以上采用Al厚膜背电场。

近年来，太阳能电池市场发展迅猛，激发了科技创新活动的展开，出现了多项硅太阳能电池背电场Al浆相关的发明专利，它们是：CN200910094798.X特征描述为：组份60～90wt％的银粉或铝粉，三种配套使用的无铅、镉、汞的正(背)电极银浆和背电场铝浆。CN200810196407.0其特征是铝粉覆有氮化铝，平均粒度2～6μm。CN200910087556.8特征是72～82％份的铝粉中，加入了0.1～2％份的氧化铝粉。CN200910094775.9特征是采用锡粉作为无机粘接剂，烧成含铝的锡膜附着在Si基片上。CN200610011001.1发明的主要特征在于：所采用的无机粘合剂是一种含镓、铟或铊占40～60％的玻璃金属粉。CN200610011050.5特征在于配浆时加入了硼粉，硅烷偶联剂和硬脂酸盐。CN200910094945.3的特征是在配浆是加入了硅合金粉。CN200810096425.1其特征也是关于铝粉的描述，即振实密度≥1.28g/cc(与粒度正相关)。CN200910115680.0称其特征在于采用了两种粒度类型的铝粉，其中一种粒度类型是粒度＜2μm，含量占1～10wt％。

上述发明中，5项涉及Al粉的性能，而且均与粒度有关系，另外的5项涉及Al粉的改性。其原因在于：Al极易氧化，温度越高，氧化越迅速，在700℃，微小的氧分压(4.5×10^-46大气压)即生成Al₂O₃。较大的铝固体，其表面可以钝化，但微细颗粒的Al粉，因总表面积大故氧化度高，表面能较大，其活性也大，易吸潮水解加速氧化。Al₂O₃具有很高的绝缘性和高稳定性，在Al浆的制造工艺中，Al₂O₃是在熔制玻璃时，作为玻璃的成分加入，被熔制成玻璃；但调制浆料时，氧化程度高的Al粉或混入其中的Al₂O₃，则可造成浆料导电性降低。在CN200610011001.1中，其主特征在于用“含镓，铟，铊的含量占40～60wt％玻璃金属粉”作为无机粘合剂，应注意金属铊及其氧化物均是极剧毒的物质，而镓具有凝固膨胀的特点。尤其需要指出：金属In的最大特点是对固体强烈的粘附力，致使玻璃金属粉板结。在太阳能电池Al浆制造工艺中，经熔制，湿磨，烘干后的超细玻璃粉末都会结块，通常用球磨机粉碎。此时，加In粉球磨的结果是完全结块。用离心打粉机，高速的离心力致使板结更坚硬。结果缸罐、磨球、搅拌器的全部表面都包裹了致密的硬壳。而且玻璃和In粉因为板结而分散不好，增加了轧浆次数，巨大的剪切应力，使轧辊表面的Al粉发热氧化，干浆增加。结果是：浆料过轧，方阻增加，粘度升高，40～100μm大颗粒增多，造成印刷时堵网，Al浆的工艺性和电性能下降。

发明的目的

作为Al浆的主体材料，金属Al粉的性能至关重要，发明的目的就是选择一种具有优良导电性，抗氧化和细粉填充性的导电金属Al粉，研制出一种具有良好电性能和工艺性能的适用于太阳能电池工业化生产且符合质量稳定性要求的晶体硅太阳能电池背电场Al浆，有利于改善和提高硅太阳能电池产品的质量和制造水平。

发明的技术方案

在硅太阳能电池Al浆所需导电金属Al粉的粒度范围内进行选择，去除掉总表面积大，氧化程度高，活性大易吸潮变质的微细颗粒部分的粉料，保持那些氧化程度低导电能力较好的粗颗粒粉料，(浆料烧结时，粗颗粒热膨胀尺度大，颗粒表面的Al₂O₃破裂，则大颗粒转化为导电颗粒)，以含In的Al基雾化超细粉体材料来替代微细颗粒Al粉，以提供填充性，研制出具有良好的电性能和工艺性能的晶体硅太阳能电池背电场Al浆。

发明的特征