本发明属于
太阳能电池领域，具体涉及一种
光伏电池基板及其制备方法。
背景技术：
太阳能电池板需要自有一定的机械强度，抗震耐机械冲击耐热冲击，直接形成硅片的基板材料是关键，基板材料必须满足化学性质稳定，抗震等一系列物理及物性的苛刻要求。
传统工艺中的光伏组件采用的背板材质为tpt、tpe和pet/聚烯烃，将硅片通过封装胶膜(eva)固定到背板上，传统工艺存在以下问题：硅片不可能低于150um，否则制作硅片过程中破碎率将大幅度上升，电池成品率将大幅降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种光伏电池基板，可直接在该基板上形成极薄的硅片。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种光伏电池基板，包括：
主体层，所述主体层为硅基材料；
三氧化二铝层，所述三氧化二铝层覆于主体层的表面；
以及若干贯穿所述主体层和三氧化二铝层的孔。
优选地，所述硅基材料选自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一种；
优选地，所述硅基材料为碳化硅和二氧化硅的质量比为50:1～1:50的组合物。
优选地，所述光伏电池基板的厚度为0.1～15mm。
优选地，所述三氧化二铝层的厚度为1～10微米。
优选地，所述孔的方向与光伏电池基板的法线基本平行。
优选地，所述三氧化二铝层的(100)晶向与基板的法线基本平行。
优选地，所述三氧化二铝层掺有硅。
更优选地，所述三氧化二铝层中硅的掺入量为0.5～5wt％。
上述光伏电池基板的制备方法，包括；
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)压铸，烧结；
(3)激光开孔，得到所述的光伏电池基板。
优选地，步骤(2)中，压铸的温度为800～1400℃，压力为500～12000kg/cm2。
优选地，步骤(2)中，烧结的温度为1400～2000℃，时间为5～240min。
上述的光伏电池基板的制备方法，包括；
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)采用带孔铸模压铸成型；
(3)烧结，得到所述的光伏电池基板。
优选地，压铸成型的温度为800～1400℃，压力为500～12000kg/cm2。
优选地，烧结的温度为1400～2000℃，时间为5～240min。
本发明的基板可短时间内耐1500℃的高温，在-50～100℃的温度范围与硅材料有近似的热胀冷缩系数，液态硅在其表面具有的良好流动性和渗透性，通过铸造(甩片)法可以可控的形成几微米至几千微米的无切缝硅片，基板上形成硅片结合牢固。面内基本各向同性，便于以后采用激光等设备的“机械裁剪”，根据市场需要，可以裁剪成圆形、四边形、五边形、六边形、五角星等形状。
附图说明
图1为本发明光伏电池基板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的光伏电池基板如图1所示，其包括：主体层10，该主体层采用硅基材料；三氧化二铝层12，所述三氧化二铝层覆于主体层的表面；以及若干贯穿所述主体层和三氧化二铝层的孔11。
孔为针状孔，孔的方向与基板的法线基本平行，在基板上密布贯穿基板的孔一方面可以缓和或去除基板应力，另一方面还可真空吸入不易与硅片相互扩散的导电物质，使基板作为光伏电池另一极的作用起到双重保险作用。
光伏电池基板的主体层采用硅基陶瓷材料，可以满足化学性质稳定的苛刻要求。
本发明中，硅基材料可选自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一种。
在一些实施例中，硅基材料采用碳化硅和二氧化硅的组合物，其中，碳化硅和二氧化硅的质量比可控制在50:1～1:50。
在一些实施例中，碳化硅和二氧化硅的质量比为50:1、40:1、30:1、20:1、10:1、5:1、1:1、1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50，也可以为这些比值构成的区间值，如10:1～5:1。
本发明中，光伏电池基板的厚度可控制在0.1～15mm。
在一些实施例中，光伏电池基板的厚度为0.1、0.5、1、3、6、8、10、12、15mm，也可以为这些数值构成的区间值。
本发明中，三氧化二铝层的厚度可控制在1～10微米。
在一些实施例中，三氧化二铝层的厚度为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10微米，也可以为这些数值构成的区间值。
三氧化二铝层的(100)晶向与基板的法线基本平行，这有利于在基板上获得(100)硅片。
本发明中，三氧化二铝层中掺入适量的硅，可实现基板导电性的微调，改善基板的热胀冷缩性，防止基板翘曲变形，硅的掺入量可控制在0.5～5wt％。
在一些实施例中，三氧化二铝层中硅的掺入量为0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5wt％，也可以为这些数值构成的区间值。
本发明的光伏电池基板采用真空
粉末冶金工艺制备，贯穿孔可在压铸时同步形成，也可在压铸成型后采用激光进行开孔，具体地工艺过程包括：
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)压铸，烧结；
(3)激光开孔，得到所述的光伏电池基板。
或者，
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)采用带孔铸模压铸成型；
(3)烧结，得到所述的光伏电池基板。
混合时，硅基材料的粒度可控制在50～1000目。
根据碳化硅和二氧化硅的比例不同，压铸成型的温度可控制在800～1400℃，压力可控制在500～12000kg/cm2，烧结的温度可控制在1400～2000℃，烧结的时间可控制在5～240min。
在预成型时，可在混合粉末中加入适量的水起到粘合剂的作用，以便于预成型。
实施例1
碳化硅的颗粒度400目，二氧化硅的颗粒度是350目，它们的质量比例是5:1，混合后用水做粘合剂增加粘度，预成型。
在预成型的基板上涂覆三氧化二铝，厚度为5μm。
在真空环境下压铸成型，压力控制为8000kg/cm2，温度为1200℃，然后进行烧结成型，烧结温度为1600℃，烧结时间是40min。
烧结时间完成后，逐步降温，以便去除成型后基板的应力。基板制作的厚度为10mm。
采用大功率激光对基板进行开孔处理，在基板上形成密布的针孔。
对基板实施整形，为四边形且边长为210*210mm2，达到预先设计的基板形状要求。不合格基板粉碎回炉。
实施例2
碳化硅的颗粒度380目，二氧化硅的颗粒度是380目，它们的质量比例是6:1，混合后用水做粘合剂增加粘度，预成型。
在预成型的基板上涂覆三氧化二铝，厚度是6μm。
在真空环境下采用带孔铸模压铸成型，压力控制为10000kg/cm2，温度为1250℃，然后进行烧结成型，烧结温度为1600℃，烧结时间是60min。
烧结时间完成后，逐步降温，以便去除成型后基板的应力。基板制作的厚度为12mm。
对基板实施整形，为正六边形且边长为180mm。达到预先设计的基板形状要求。不合格基板粉碎回炉。
实施例3
在负压高温和ar气氛下，将导电玻璃吸入电池基板的孔中。
然后将电池基板转入1250～1400℃温度、氩气气氛(40～80kpa)的环境中，待电池基板上升到此温度，将液态硅(掺杂元素为磷)滴到电池基板上(如50微米厚度，边长210*210mm2的硅片需要硅料的重量约是5.2g)，甩片机构带动基板进行转动甩片(转速范围：300～5000rpm)，速度由慢到快，在1～10秒之内达到设定转速，使液态硅在电池基板上被甩开后形成一层薄膜，然后在薄膜上表面增加温度低于1000℃的固体冷源，使薄膜自表面向下凝固，从而在电池基板上形成n型单晶硅层。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种光伏电池基板，包括：
主体层，所述主体层为硅基材料；
三氧化二铝层，所述三氧化二铝层覆于主体层的表面；
以及若干贯穿所述主体层和三氧化二铝层的孔。
2.根据权利要求1所述的光伏电池基板，其特征在于：所述硅基材料选自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一种；
优选地，所述硅基材料为碳化硅和二氧化硅的质量比为50:1～1:50的组合物。
3.根据权利要求1所述的光伏电池基板，其特征在于：所述光伏电池基板的厚度为0.1～15mm。
4.根据权利要求1或3所述的光伏电池基板，其特征在于：所述三氧化二铝层的厚度为1～10微米。
5.根据权利要求1所述的光伏电池基板，其特征在于：所述孔的方向与光伏电池基板的法线基本平行。
6.根据权利要求1所述的光伏电池基板，其特征在于：所述三氧化二铝层的(100)晶向与基板的法线基本平行。
7.根据权利要求1所述的光伏电池基板，其特征在于：所述三氧化二铝层掺有硅；
优选地，所述三氧化二铝层中硅的掺入量为0.5～5wt％。
8.权利要求1-7任一所述的光伏电池基板的制备方法，包括；
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)压铸，烧结；
(3)激光开孔，得到所述的光伏电池基板；
或者，
(1)将硅基材料混合预成型，然后涂覆三氧化二铝；
(2)采用带孔铸模压铸成型；
(3)烧结，得到所述的光伏电池基板。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：压铸的温度为800～1400℃，压力为500～12000kg/cm2。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：烧结的温度为1400～2000℃，时间为5～240min。
技术总结
本发明公开了一种光伏电池基板，该光伏电池基板包括：主体层，所述主体层为硅基材料；三氧化二铝层，所述三氧化二铝层覆于主体层的表面；以及若干贯穿所述主体层和三氧化二铝层的孔。与现有技术相比，本发明的基板可短时间内耐1500℃的高温，在?50～100℃的温度范围与硅材料有近似的热胀冷缩系数，液态硅在其表面具有的良好流动性和渗透性，通过铸造(甩片)法可以可控的形成几微米至几千微米的无切缝硅片，基板上形成硅片结合牢固。面内基本各向同性，便于以后采用激光等设备的“机械裁剪”，根据市场需要，可以裁剪成圆形、四边形、五边形、六边形、五角星等形状。
技术研发人员：高文秀;赵百通;佐佐木实;高向曈
受保护的技术使用者：宜兴市昱元能源装备技术开发有限公司
技术研发日：2021.04.28
技术公布日：2021.08.06
声明：
“光伏电池基板及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：宜兴市昱元能源装备技术开发有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
