[發明專利]高光電轉化效率晶體硅太陽能電池鋁漿及其制備方法

無效

• 申請號: 201110237186.9
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102324267A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 楊貴忠;任進福;許士燕
• 申請（專利權）人: 江蘇泓源光電科技有限公司
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00;H01L31/0224
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

技術領域

本發明涉及一種高光電轉化效率晶體硅太陽能電池鋁漿及其制備方法。太陽能電池鋁漿主要用于晶體硅太陽能電池制造中形成鋁背場BSF，提高太陽能電池的效率，屬于電子材料技術領域。

背景技術

隨著人類歷史的發展，人們對能源的消耗越來越多。人們認識到傳統石化能源終究有一天會枯竭，且現實中傳統石化能源對環境造成的污染日益嚴重，這使得人們對清潔能源的需求情有獨鐘。太陽能作為一種最清潔、且取之不盡、用之不竭的能量日益受到重視，太陽能熱水器的廣泛使用使得人們對太陽能的利用充滿信心。太陽能光伏發電產業在這種背景下得到快速發展，近十幾年來，以晶體硅太陽能電池為代表的光伏產業年均增長速度超過30%，成為全球主要的清潔能源發展方向之一。

在太陽能光伏產業中，鋁漿的作用是在電池共燒過程中形成背電場，即BSF層，也就是在太陽能電池的背面形成一層與基體導電類型相同的重摻雜區，可有效提高太陽能電池的光電轉換效率。在鋁漿燒結過程中，當鋁硅界面的溫度達到577℃以上時，鋁和硅會以一定的比例形成熔融態合金，當溫度降低時，鋁硅合金冷卻，硅在合金中的比例逐漸降低，從合金中析出，形成了一層摻鋁的重摻雜層，即p⁺層，與p型硅基體就形成了p-p⁺結。在p-p⁺界面附近，p區形成空穴積累層，p⁺區形成耗盡層，于是空間電荷區內形成了由p區指向p⁺區的內建電場，可以阻止p區的電子向p⁺區運動，即形成一個高低結。這個高低結使得光電子不會從背面逸出，而是被反射回去重新被收集，且該內建電場會對光生載流子產生加速作用，增加了載流子的有效擴散長度，提高了電池的短路電流。隨著晶體硅片的不斷變薄，鋁背場在晶體硅太陽能電池中的作用更加顯著。同時p-p⁺結兩端的光電壓與n⁺-p兩端的光電壓疊加，使得電池的開路電壓提高。

此外，在鋁背場形成的同時，由于鋁硅原子晶格失配產生的應力，晶體硅中的重金屬雜質或空位擴散至界面被鋁有效吸除，從而起到鋁吸雜作用。鋁吸雜可顯著提高晶體硅太陽能電池的開路電壓、填充因子和轉換效率。

傳統鋁漿組成一般為有機粘合劑、無機粘合劑、鋁粉及助劑。漿料性能的好壞與所用鋁粉特性如純度、粒徑大小及粒徑分布等直接相關。目前制備鋁漿用的鋁粉都由氮氣霧化法制備，在鋁粉的表面會形成一層氮化鋁陶瓷層，在一定程度上制約了BSF層的形成。公開號為CN101425545A、CN101651155A等的專利中提到了添加第III主族物質（硼、鎵、銦、鉈）來改善BSF層的形成，但這些物質要么成本很高，要么儲量較少，要么毒性很大，并非理想添加物。且除硼外，這些添加物都屬于軟金屬，在一定程度上對鋁背場的致密性和附著力都有不良影響。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種晶體硅太陽能電池鋁漿及其制備方法，該漿料經過絲網印刷、干燥、燒結后在硅晶片上形成鋁背場，鋁背場附著力高，電池片翹曲度低，光電轉換效率高，且成本較低，無毒性。

本發明提供的技術方案是：在傳統鋁漿體系中添加一定比例、一定粒徑范圍的鋁硅合金粉，在改善鋁背場的同時可有效降低鋁粉及玻璃粉的用量。

本發明的目的是這樣實現的：一種高光電轉化效率晶體硅太陽能電池鋁漿，所述鋁漿主要由以下質量百分比的原料組成：

鋁粉60~75%

有機粘合劑20~35%

鋁硅合金粉1~10%

玻璃粉0.2~2%

助劑0.1~1.5%

各原料的質量百分比之和為100%。

所述鋁粉是球形鋁粉，平均粒徑為4~8μm，振實密度大于1.5g/cm³，鋁含量大于99.8%，活性鋁含量大于98%。粒徑太大，燒結形成的鋁背場不夠致密；粒徑太小，背場燒結容易起鋁苞，周邊易脫落起灰。振實密度太小，也會導致背場燒結不夠致密。雜質太多容易引起污染，使得背場效果變差。活性鋁含量太低，就不能形成足夠厚的背電場。