一种用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及电池电极浆料领域，具体涉及一种用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆及其制备方法。
背景技术：
2.隧穿氧化层钝化接触
太阳能电池(topcon)是一种使用超薄氧化层作为钝化层结构的电池。topcon电池以n型硅基板为主，通过一层超薄的氧化层和一层掺杂硅薄层在电池硅基板的背面形成钝化结构；topcon电池正面钝化接触的机理是：在
电池片的烧结过程中，浆料中的玻璃体先软化，腐蚀电池正面最外层沉积的氮化硅和
氧化铝，玻璃体的软化点越低，活性越大，对氮化硅和氧化铝的腐蚀性就越高，所形成的接触也越好；腐蚀掉氮化硅和氧化铝层以后，银铝浆中的铝和银与露出来的硅基底反应，形成银铝硅刺，此时铝颗粒越大，活性越大，铝颗粒的软化点越低，流动性越好，所形成的银铝刺也越大，而银铝硅刺越大，虽可形成较好的接触，但造成的金属复合也越大；由此可见，若单纯选用较低软化点的玻璃体和大颗粒的铝粉降低电池的接触电阻率，会形成较大的铝刺，对金属复合造成很大的影响；因此，为了形成较低的金属复合和良好的接触，需要形成小而密集的银铝刺。
3.目前的topcon电池正面受到所使用浆料的影响，掺杂浓度均≥1019，方阻为80-120ω；普通的银铝浆在超过120ω方阻的topcon电池的p+面上无法实现良好的接触，接触电阻率一般＞5mω.cm2，使电池的串联电阻rs相对较高；topcon电池正面接触的掺杂浓度越低，方阻越大，接触就越难；但是掺杂浓度低也会使电池正面金属复合变小，对电池的开压有增益，因此高方阻低掺杂的topcon电池会成为未来topcon电池的主流结构。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种在高方阻topcon电池的p+面上有良好的接触效果，且具有较低复合的银铝浆及其制备方法。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，包含以下重量百分比的组分：银粉70-89％、纳米银线1-5％、铝粉1-10％、
铝合金0.5-1％、玻璃粉1-8％、有机载体1-10％；所述玻璃粉中包含氧化银，所述铝合金为铝锌合金和铝硼合金中的至少一种。
6.本发明选用纳米银线搭配银粉作为银铝浆的组分，纳米银线除了具有优良的导电性之外，还因为其纳米级别的尺寸效应而具有优异的填充性，可以很大程度地增加银层的烧结致密度，降低电极的体电阻。
7.本发明在玻璃粉中添加ago，ago中的ag原子可以破坏玻璃粉原有的硅氧四面体结构，使玻璃结构由一定程度的规整转为松散，提高玻璃粉的热晗和活性；另外，ag作为导电性良好的金属加入玻璃网络后，可以提升玻璃的电导率，进一步降低电池的rs。
8.本发明在银铝浆中加入铝锌合金和铝硼合金中的至少一种，是因为：(1)铝锌合金、铝硼合金的软化温度比同尺寸的铝粉更低，且铝锌合金、铝硼合金软化后的流动性比铝
强，在一定烧结温度下，铝锌合金及铝硼合金比单纯使用铝的配方更快与硅基底反应，且反应活性更高，形成的rs更低；(2)铝硼合金和铝锌合金中的硼和锌在一定程度上又可以抑制铝硅反应，防止形成较大的铝刺，从而在降低银铝浆接触电阻的同时使复合不会很大，使得在正常的烧结温度不改变，且电池的整体复合不增加的情况下，达到topcon电池在150ω方阻的p+面上形成良好的接触，很大程度地提升topcon电池的电性能。
9.优选地，所述银粉为球状银粉，它的中位径d50为1.0-2.0μm，松装密度为2.8-3.8g/m3，振实密度为4.5-6.5g/m3，比表面积为0.6-1.8m2/g。
10.优选地，所述纳米银线的粒度为15-25nm，长度为10-50μm。
11.优选地，所述铝粉的中位径d50为3-6um，松装密度为0.45-0.55g/m3，振实密度为0.6-0.85g/m3。
12.优选地，所述铝锌合金的中位径d50为2-3μm，松装密度为0.25-0.4g/m3，振实密度为0.15-0.4g/m3。
13.优选地，所述玻璃粉包含以下重量百分比的组分：sio2 5-20％、ago 1-10％、bi2o3 15-40％、b2o3 10-15％、pbo2 30-50％、mgo 5-15％。
14.优选地，所述玻璃粉的制备方法，包含如下步骤：将各组分混合均匀，经熔制后保温，将保温后的熔料依次进行水淬、球磨，即得所述玻璃粉。
15.本发明银铝浆配方中还包含重量百分比为0.1-0.5％的有机助剂，所述有机助剂可选用本领域常用的有机助剂，如byk-116。
16.优选地，所述有机载体包含以下重量百分比的组分：乙基纤维素4-10％、丁基卡比醇醋酸酯8-25％、丁基卡比醇15-40％和松油醇25-55％。
17.本发明还提供了所述有机载体的制备方法：将乙基纤维素加入丁基卡比醇醋酸酯、丁基卡比醇和松油醇的混合溶剂中，充分混合，在70℃条件下水浴加热至液体为澄清透明状，即得所述有机载体。
18.本发明还提供了所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法，包含如下步骤：将有机载体搅拌混合，再添加其他组分混合均匀后，进行分散轧制，即得所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆。
19.本发明还提供了一种高方阻topcon电池，所述电池的制备原料包含本发明所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆。
20.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，通过在银铝浆中添加纳米银线，可以增加银层的烧结致密度，降低电极的体电阻；通过在玻璃粉中加入ago，使ago中的ag原子提高玻璃粉的热晗和活性；也可以提升玻璃的电导率，进一步降低电池的rs；通过在银铝浆中加入铝锌合金和铝硼合金中的至少一种，降低电池的rs，且铝硼合金和铝锌合金中的硼和锌在一定程度上又可以抑制铝硅反应，在降低银铝浆接触电阻的同时使复合不会很大，使topcon电池在烧结温度不改变、电池的金属复合不增加的情况下，电池在150ω方阻的p+面上形成良好的接触，很大程度地提升了topcon电池的电性能。
具体实施方式
21.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明
作进一步说明。
22.实施例1
23.本发明所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的一种实施例，本实施例所述玻璃粉的配方见表1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表2。
24.在实施例1中，所述玻璃粉的制备方法为：按表1玻璃粉配方(重量百分比)进行配料，(1)将各种组分充分混合后，将混合后的物料放入坩埚置于高温马弗炉中熔炼，熔炼温度1000℃，保温时间为30min；(2)将保温后的熔料倒入去离子中水淬，并将水淬后的玻璃渣球磨、烘干，烘干后即得玻璃粉。
25.所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法为：按表2配方(重量百分比)进行配料，将有机载体混合后搅拌20min，再将其他原料加入，混合并搅拌20-30min，用三辊研磨机进行分散轧制。
26.所述有机载体的配方(重量百分比)为：乙基纤维素std-200 6％、丁基卡比醇醋酸酯20％、丁基卡比醇30％和松油醇44％；所述有机载体的制备方法为：将乙基纤维素std-200加入丁基卡比醇醋酸酯、丁基卡比醇和松油醇的混合溶剂中，充分混合，在70℃条件下水浴加热至液体为澄清透明状，即得所述有机载体。
27.本实施例中，银粉的中位径d50为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为20nm，长度为10-50μm，铝粉的中位径d50为5um，松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3，铝锌合金的中位径d50为3um，松装密度为0.38g/m3，振实密度为0.2g/m3。
28.实施例2
29.本实施例所述玻璃粉的配方见表1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表2。
30.所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
31.本实施例中，银粉的中位径d50为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为25nm，长度为10-20μm，铝粉的中位径d50为5um，松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3，铝锌合金的中位径d50为3um，松装密度为0.38g/m3，振实密度为0.2g/m3。
32.实施例3
33.本实施例所述玻璃粉的配方见表1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表2。
34.所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
35.本实施例中，银粉的中位径d50为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为20nm，长度为10-50μm，铝粉的中位径d50为3.0um，松装密度为0.48g/m3，振实密度为0.75g/m3，铝锌合金的中位径d50为3um，松装密度为0.38g/m3，振实密度为0.2g/m3。
36.实施例4
37.本实施例所述玻璃粉的配方见表1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的
配方见表2。
38.所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
39.本实施例中，银粉的中位径d50为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为20nm，长度为10-50μm，铝粉的中位径d50为5um，松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3，铝锌合金的中位径d50为2.5um，松装密度为0.28g/m3，振实密度为0.26g/m3。
40.表1
41.玻璃粉(％)实施例1实施例2实施例3实施例4sio2155206ago51012bi2o320152440b2o313151010pbo235503035mgo125157
42.表2
43.[0044][0045]
对比例1
[0046]
本发明所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的一种对比例，本对比例与实施例1的区别仅在于：银铝浆配方中未添加纳米银线；本对比例所述玻璃粉的配方同实施例1，见表3，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表4。
[0047]
所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
[0048]
本对比例中，银粉的中位径d50为1.75um，松装密度为3.48g/m3，振实密度为5.0g/m3，比表面积为1.0m2/g，铝粉的中位径d50为5um，松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3，铝锌合金的中位径d50为3um，松装密度为0.38g/m3，振实密度为0.2g/m3。
[0049]
对比例2
[0050]
本对比例与实施例1的区别仅在于：银铝浆配方中未添加铝合金，本对比例所述玻璃粉的配方见表3，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表4。
[0051]
所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
[0052]
本对比例中，银粉的中位径d
50
为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为20nm，长度为10-50μm，铝粉的中位径d
50
为5um，松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3。
[0053]
对比例3
[0054]
本对比例与实施例1的区别仅在于：玻璃粉配方中未添加ago，本对比例所述玻璃粉的配方见表3，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表4。
[0055]
所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
[0056]
本对比例中，银粉的中位径d
50
为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g，纳米银线的粒度为20nm，长度为10-50μm，铝粉的中位径d
50
为5um，
松装密度为0.52g/m3，振实密度为0.86g/m3，铝锌合金的中位径d
50
为3um，松装密度为0.38g/m3，振实密度为0.2g/m3。
[0057]
对比例4
[0058]
本对比例与实施例1的区别在于：玻璃粉配方中未添加ago，银铝浆配方中未添加铝合金和纳米银线，本对比例所述玻璃粉的配方见表3，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的配方见表4。
[0059]
所述玻璃粉的制备方法同实施例1，所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法同实施例1。
[0060]
本对比例中，银粉的中位径d
50
为1.5um，松装密度为3.4g/m3，振实密度为5.54g/m3，比表面积为1.0m2/g。
[0061]
表3
[0062]
玻璃粉(％)对比例1对比例2对比例3对比例4sio215152020ago5500bi2o320202020b2o313131313pbo235353030mgo12121717
[0063]
表4
[0064][0065][0066]
效果例
[0067]
将上述实施例1-4、对比例1-4的银铝浆分别印刷在p+硅片上，使用i-v测试仪对串联电阻、开路电压和光电转化效率进行测试，测试结果如表5所示。
[0068]
表5
[0069][0070]
结果如表5所示，实施例1-4由于在银铝浆中添加了纳米银线，降低了浆料体电阻，从而使电池的rs降低；并在玻璃粉中加入ago降低了玻璃粉的软化点，提升了银铝浆的接触性能；铝锌合金中的锌在一定程度上又能抑制铝硅反应，防止形成较大的铝刺，从而降低银铝浆的接触电阻的同时复合不会很大，很大程度地提升了topcon电池的电性能；而对比例1由于未在银铝浆中添加纳米银线，导致浆料的体电阻较高；对比例2由于未在银铝浆中添加铝合金，导致浆料的复合较大，开压低；对比例3由于未在玻璃粉中添加ago，导致玻璃粉的软化点较高，接触电阻很大，对比例4由于未在银铝浆中添加纳米银线、铝合金，且未在玻璃粉中添加ago，导致浆料的接触电阻高，开压低，效率差。
[0071]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。技术特征：
1.一种用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：银粉70-89％、纳米银线1-5％、铝粉1-10％、铝合金0.5-1％、玻璃粉1-8％、有机载体1-10％；所述玻璃粉中包含氧化银，所述铝合金为铝锌合金和铝硼合金中的至少一种。2.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述银粉为球状银粉，它的中位径d
50
为1.0-2.0μm，松装密度为2.8-3.8g/m3，振实密度为4.5-6.5g/m3，比表面积为0.6-1.8m2/g。3.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述纳米银线的粒度为15-25nm，长度为10-50μm。4.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述铝粉的中位径d
50
为3-6um，松装密度为0.45-0.55g/m3，振实密度为0.6-0.85g/m3。5.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述铝锌合金的中位径d
50
为2-3μm，松装密度为0.25-0.4g/m3，振实密度为0.15-0.4g/m3。6.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述玻璃粉包含以下重量百分比的组分：sio
2 5-20％、ago 1-10％、bi2o
3 15-40％、b2o
3 10-15％、pbo
2 30-50％、mgo 5-15％；优选地，所述玻璃粉的制备方法为：将各组分混合均匀，经熔制后保温，将保温后的熔料依次进行水淬、球磨，即得所述玻璃粉。7.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，还包含重量百分比为0.1-0.5％的有机助剂。8.如权利要求1所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆，其特征在于，所述有机载体包含以下重量百分比的组分：乙基纤维素4-10％、丁基卡比醇醋酸酯8-25％、丁基卡比醇15-40％和松油醇25-55％。9.如权利要求1-8任一项所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：将有机载体搅拌混合，再添加其他组分混合均匀后，进行分散轧制，即得所述用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆。10.一种高方阻topcon电池，其特征在于，所述电池的制备原料包含权利要求1-9任一项所述的用于高方阻topcon电池p+面的银铝浆。
技术总结
本发明公开了一种用于高方阻TOPcon电池P+面的银铝浆及其制备方法，属于电池电极浆料领域。本发明所述银铝浆包含以下重量百分比的组分：银粉70-89％、纳米银线1-5％、铝粉1-10％、铝合金0.5-1％、玻璃粉1-8％、有机载体1-10％；所述玻璃粉中包含氧化银，所述铝合金为铝锌合金和铝硼合金中的至少一种；本发明通过在银铝浆中添加纳米银线和铝合金，同时在玻璃粉中添加氧化银，使TOPcon电池在烧结温度不改变、电池的金属复合不增加的情况下，在150Ω方阻的p+面上可形成良好的接触，很大程度地提升了TOPcon电池的电性能。了TOPcon电池的电性能。
技术研发人员：孙倩 黄铭 刘银花 万俊亮 丁冰冰
受保护的技术使用者：无锡市儒兴科技开发有限公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/29
声明：
“用于高方阻TOPcon电池P+面的银铝浆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：无锡市儒兴科技开发有限公司
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2024年11月22日 ~ 24日 
