[发明专利]一种环保型硅太阳能电池铝浆用无机粘结剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能电池产品技术领域，特指一种转换效率高、附着力极强的环保型硅太阳能电池铝浆用无机粘结剂及其简单、科学的制备方法。 

背景技术：

温室气体排放的全球气候变暖越来越受到国际社会的广泛关注，加强节能减排是应对全球气候变化以及资源短缺和环境容量有限挑战的重要手段，太阳能作为一种可再生能源，其开发利用节约常规能源、保护自然环境、减缓气侯变化等都有着极其重大的意义。与常规能源相比，太阳能还具有总能量大、长久性、普遍性、无污染等诸多优点，但同时它还存在分散性、间歇性合随机性等弱点，使得太阳能的利用难度大而效率低。 

制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 

在制作晶体硅太阳能电池时，需要将铝浆涂刷于硅片背面，然后烧结在太阳能电池硅片的背面形成铝背电场电极。铝浆主要由铝粉、有机粘结剂、无机粘结剂以及添加剂等成分组成。其中铝粉是导电相，经烧结后与硅片形成良好的欧姆 接触；有机粘结剂作为一种载体，使贮存状态下铝浆的铝粉、玻璃粉、添加剂等易团聚的固体粉末均匀分布，保持悬浮状态，印刷时使铝浆浆料均匀涂布于硅片背面，干燥后将铝粉及玻璃粉附着于硅片上而不脱落，烧结后被碳化，遗留无机粘结剂将铝膜与硅肌体粘合；无机粘结剂，即玻璃粉，在烧结温度下软化以及形成熔融玻璃层，将铝膜与硅基体粘合在一起，要求玻璃粉的软化电较低，低软化点玻璃粉能够充分润湿铝粉，使铝粉颗粒之间形成紧密接触，降低与硅片之间的接触电阻，形成良好的欧姆接触。 

专利号为CN200910027899.5的中国专利公开了一种硅太阳能电池铝浆用无机粘结剂及其制备方法。所述无机粘结剂按质量份组成为：SiO₂为10~20％，B₂O₃为15~30％，Al₂O₃为5~15％，Bi₂O₃为15~35％，ZrO₂为10~18％，ZnO为10~25％，MoO₃为1~8％，总量100％。该专利提出了较佳的5个实施例以及2个比较实施例，其中，5个实施例中得出的膨胀系数的范围为4.4x10^-6/℃~5.0x10^-6/℃，剥离强度（附着力）的范围为24N/cm~32N/cm，软化点的范围为528℃~589℃。上述的无机粘结剂相对于传统的无机粘结剂，在不含铅的条件下软化点低于600℃，且剥离强度（附着力）大于20N/cm，以该无机粘结剂配置的铝浆经烧结后，铝背电场电极与硅片具有良好的附着力及欧姆接触。但是还是存在一些不足：由于该无机粘结剂的膨胀系数的范围为4.4x10^-6/℃~5.0x10^-6/℃，而硅基体的膨胀系数为3.5x10^-6/℃，与硅基体的膨胀系数相比较，该无机粘结剂的膨胀系数较大，且剥离强度（附着力）不是很强，这样使该无机粘结剂制成的太阳能铝浆转化率效较低；另外，该无机粘结剂不耐湿，在潮湿环境下使用寿命短。 

有鉴于此，本发明人提出下述技术方案。 

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种转换效率高、附着力极强的环保型硅太阳能电池铝浆用无机粘结剂及其制备方法。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该环保型硅太阳能电池铝浆用无机粘结剂的原料按重量百分比组成的组份为：CaO：0.5~15%，B₂O₃：10~30%，Al₂O₃：0.5~5%，ZnO：10~40%，SiO₂：0.5~15%，Sb₂O₃：5~40%，TiO₂：0.1%~5%，V₂O₅：0.1~12%。