太阳能电池、金属化浆料、光伏组件及光伏系统的制作方法

本技术涉及太阳能电池，具体涉及太阳能电池的紫外诱导衰减、导电浆料、紫外转光、紫外吸收等内容，更为具体地，涉及太阳能电池、金属化浆料、光伏组件及光伏系统。

背景技术：

1、紫外诱导衰减（uvid）是指光伏组件在户外长期暴露于紫外线辐射后，出现的功率衰减现象。对于太阳能电池而言，紫外光具有较高的光子能量，长期照射后容易对电池片表面的钝化层、隧穿氧化层以及电极接触界面产生不利影响，进而导致电池的功率衰减。随着光伏组件长期可靠性要求的提高，uvid已成为影响组件户外长期发电性能的重要因素之一。

2、目前，业内抗紫外诱导衰减方案主要集中在封装层面。例如，在eva胶膜、poe胶膜等封装胶膜中添加紫外吸收剂，或者采用uv截止玻璃对紫外光进行阻隔。虽然上述方案能够在一定程度上减少进入组件内部的紫外光，但其防护位置主要位于电池片外侧的封装体系中，本质上仍属于封装端的被动防护方案，封装膜与电池片之间缺乏主动防护机制，紫外光仍可通过封装膜缝隙至电池电极界面，引发uvid。

3、此外，现有抗紫外诱导衰减方案仍存在以下不足：一、在eva胶膜、poe胶膜等封装胶膜中添加紫外吸收剂，紫外吸收剂随时间迁移、降解，防护效果将会逐年下降，尤其在高温、高湿和强紫外辐照环境下，紫外吸收剂的稳定性不足会进一步削弱封装层对电池片的保护作用；二、采用uv截止玻璃对紫外光进行阻隔，紫外光被完全阻隔而不能被有效利用，浪费的5%~8%的太阳紫外能量不仅无法实现发电增益，而且还可能牺牲部分潜在光谱利用效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供太阳能电池、金属化浆料、光伏组件及光伏系统，以克服现有技术中抗紫外诱导衰减方案主要依赖封装层面防护、存在紫外吸收剂易迁移降解、完全阻隔紫外光造成能量浪费、以及电池电极与钝化层/隧穿氧化层界面缺乏主动防护机制等技术缺陷，从而从电极端源头阻断紫外光损伤，在保障电池光电转换效率的同时提升光伏组件的长期可靠性。

2、第一方面，本发明提供了太阳能电池，所述太阳能电池至少一条电极包括功能性物质，所述功能性物质包括紫外屏蔽物质，所述紫外屏蔽物质包括tio2-sio2核壳颗粒、zno-al2o3复合颗粒、ceo2掺杂tio2粉体中的一种或多种。

3、本发明提供的太阳能电池具有抗紫外诱导衰减功能，具体而言，太阳光入射后，280 nm~380 nm紫外光在到达电池界面之前，被紫外屏蔽物质阻隔，大量紫外光无法到达电池钝化层/隧穿氧化层界面，避免紫外光导致界面缺陷生成、si-h键断裂、载流子复合中心增加，从而从源头抑制紫外诱导衰减；同时，可见光可顺利进入电池基体，保证电池光电转换效率不受影响。因此，本发明提供的太阳能电池，能够从电池电极端阻断紫外光损伤，具有抗紫外诱导衰减功能，制成光伏组件具有长期可靠性，并且发电效率能够得到保证。

4、本发明提供的太阳能电池，至少一条电极包括功能性物质，具体而言，所述功能性物质在所述电极中的质量分布占比为5%~60%。本发明所述功能性物质在所述电极中的分布结构包括以下三种分布结构中的一种，①所述功能性物质分布于所述电极与所述太阳能电池的电池基体接触面一侧；②所述功能性物质分布于所述电极受光面一侧；③所述功能性物质均匀分布于所述电极中。

5、本发明所述功能性物质包括紫外屏蔽物质，所述紫外屏蔽物质对280 nm~380 nm波段的紫外屏蔽率≥95%。在本发明的一个实施方式中，所述紫外屏蔽物质的d50粒径为30nm~250 nm。

6、优选地，本发明所述功能性物质还包括功能防护剂；其中，所述功能防护剂包括紫外吸收剂和紫外转光剂中的一种或多种。优选地，所述紫外吸收剂包括二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、氰基丙烯酸酯类、水杨酸酯类、聚合型紫外吸收剂中的一种或多种。在本发明的某些实施例中，所述紫外吸收剂包括uv-531、2,2-二羟基二苯甲酮、uv-p、uv-327、uv-329、uv-1577，uv400，巴斯夫t479、uv-3035中的一种或多种。

7、优选地，所述紫外转光剂包括热激活延迟荧光（tadf）有机转光剂和稀土荧光粉；所述热激活延迟荧光有机转光剂的发射峰位于450 nm~520 nm，所述稀土荧光粉（如铕/铽掺杂铝酸盐）的发射峰位于500 nm~550 nm。或者，所述紫外转光剂包括香豆素衍生物、萘酰亚胺类和钙钛矿量子点中的一种或多种。

8、本发明所述电极还包括电极主体物质，所述电极主体物质为银、银包铜、银包铝和铜中的一种或多种，优选为银；所述电极主体物质在所述电极中的质量分布占比为40%~95%；所述电极主体物质均匀分布在所述电极中。更优选地，所述电极主体物质包括质量比为(6~9)：1的第一导电粉和第二导电粉，所述第一导电粉为直径为3 μm~8 μm的片状导电粉，所述第二导电粉为d50粒径为0.5 μm~2 μm的球形导电粉或d50粒径为50 nm~200 nm的纳米导电粉。更优选地，所述电极主体物质包括质量比为(6~9)：1的第一银粉和第二银粉，所述第一银粉为直径为3 μm~8 μm的片状银粉，所述第二银粉为d50粒径为0.5 μm~2 μm的球形银粉或d50粒径为50 nm~200 nm的纳米银粉。

9、在本发明的某些实施例中，本发明提供的太阳能电池，具体包括电池基体以及设置于所述电池基体表面的电极，所述电极为双层结构，包括含功能性物质电极层和设置于所述含功能性物质电极层受光面一侧表面的电极层，其中所述含功能性物质电极层包括功能性物质；所述功能性物质和前述一样，不再赘述。本发明所述太阳能电池包括topcon电池、hjt电池、bc电池、钙钛矿/叠层电池等中的至少一种。

10、第二方面，本发明提供了金属化浆料，所述金属化浆料按质量百分比计包括以下组分：导电物质70%~85%；功能性物质2%~8%；有机载体10%~22%；界面相容剂0.2%~0.8%；助剂0.3%~1.2%。其中，所述功能性物质包括紫外屏蔽物质，所述紫外屏蔽物质和前述一样，不再赘述。

11、本发明提供的金属化浆料应用于太阳能电池中，可从电极-硅界面层面抑制紫外诱导衰减，同时适配电池钝化层/隧穿层。具体而言，太阳光入射后，280 nm~380 nm紫外光在到达电池界面之前，被含功能性物质电极层中的紫外屏蔽物质阻隔；经含功能性物质电极层作用后，大量紫外光无法到达电池钝化层/隧穿氧化层界面，避免紫外光导致界面缺陷生成、si-h键断裂、载流子复合中心增加，从而从源头抑制紫外诱导衰减；同时，可见光可顺利穿透浆料间隙进入电池基体，保证电池光电转换效率不受影响。因此，本发明提供的金属化浆料应用于太阳能电池中，能够从电池电极端阻断紫外光损伤，突破传统仅依赖封装胶膜紫外防护的局限，实现抗紫外诱导衰减，进而提升光伏组件长期可靠性，并且发电效率能够得到保证。

12、本发明所述功能性物质优选包括质量比为(15~25)：1的紫外屏蔽物质和功能防护剂，优选质量比为(19~21)：1，更优选质量比为20：1；所述功能防护剂和前述一样，不再赘述。在本发明的某些实施例中，所述功能性物质包括紫外屏蔽物质、功能防护剂和溶剂，其中所述紫外屏蔽物质在所述功能性物质中的质量份数为0.1%~5%。在本发明的某些实施例中，所述功能防护剂中的所述紫外转光剂优选包括质量比为1：(2~4)的热激活延迟荧光有机转光剂和稀土荧光粉。

13、本发明所述金属化浆料中包括导电物质，所述导电物质选自银粉、银包铜粉、银包铝粉和铜粉中的一种或多种，优选为银粉。更优选地，所述导电物质包括质量比为(6~9)：1的第一导电粉和第二导电粉；其中，所述第一导电粉为直径为3 μm~8 μm的片状导电粉，所述第二导电粉为d50粒径为0.5 μm~2 μm的球形导电粉或d50粒径为50 nm~200 nm的纳米导电粉中的一种或多种。更优选地，所述导电物质包括质量比为(6~9):1的第一银粉和第二银粉，所述第一银粉为直径为3 μm~8 μm的片状银粉，所述第二银粉为d50粒径为0.5 μm~2 μm的球形银粉或d50粒径为50 nm~200 nm的纳米银粉。

14、本发明所述金属化浆料中包括有机载体。具体而言，所述有机载体包括树脂和有机溶剂。优选地，所述树脂包括乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种；所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡必醇、二甘醇单丁醚中的一种或两种。在本发明的某些实施例中，所述树脂包括质量比为(1~3)：1的第一树脂和第二树脂，所述第一树脂和第二树脂独立地包括乙基纤维素、丙烯酸树脂或聚氨酯树脂，所述第一树脂和第二树脂不相同。优选地，所述树脂包括质量比为1：1的乙基纤维素与丙烯酸树脂。在本发明的某些实施例中，所述有机溶剂包括体积比为(1~3)：1的第一有机溶剂和第二有机溶剂，所述第一有机溶剂和第二有机溶剂独立地包括松油醇、丁基卡必醇或二甘醇单丁醚，所述第一有机溶剂和第二有机溶剂不相同。优选地，所述有机溶剂包括体积比为2：1的松油醇与二甘醇单丁醚。

15、本发明所述金属化浆料中包括界面相容剂。具体而言，所述界面相容剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、胺基硅烷、聚硅氮烷衍生物或含磷钝化剂中的一种或多种。优选地，若所述金属化浆料应用于hjt电池，所述界面相容剂可选用kh-570，kh-570适配非晶硅表面；若所述金属化浆料应用于topcon电池，所述界面相容剂可选用kh-560，kh-560适配隧穿氧化层；若所述金属化浆料应用于为perc电池，所述界面相容剂可选用钛酸酯偶联剂ndz-101，针对上述引出具体实例，仅为示例，不是唯一方案。

16、本发明所述金属化浆料中包括助剂，所述助剂包括触变剂、抗沉降剂和玻璃粉。具体而言，所述助剂包括0.1%~0.8%的触变剂、0.03%~0.5%的抗沉降剂和0.1%~1.0%的玻璃粉。其中，所述触变剂优选选自气相二氧化硅或膨润土中的一种或多种。所述抗沉降剂优选选自聚羧酸盐或磷酸盐中的一种或多种，针对上述引出具体实例，仅为示例，不是唯一方案。所述玻璃粉优选为硼硅酸盐玻璃、铅硼硅玻璃或低熔点铋系玻璃中的一种或多种；所述玻璃粉的d50优选为0.5 μm~8 μm；所述硼硅酸盐玻璃的熔点为500℃~800℃；所述铅硼酸盐玻璃的熔点为400℃~800℃；所述低熔点铋系玻璃的熔点为260℃~330℃。

17、第三方面，本发明提供了一种光伏组件，包括：如上述任一所述的太阳能电池。

18、第四方面，本发明还提供了一种光伏系统，包括如上述的光伏组件。

19、本发明提供了太阳能电池、金属化浆料、光伏组件及光伏系统。本发明提供的太阳能电池，基于金属化浆料所形成的电极，可从电池电极端阻断紫外光损伤，同时适配电池钝化层/隧穿层，提升光伏组件长期可靠性，并且发电效率能够得到保证。本发明所述金属化浆料整体配方完全兼容现有丝网印刷与高温共烧结制程，无需改造产线。以topcon电池为例试验结果表明，本发明能显著降低紫外辐照引起的关键电学参数衰减，提升电池长期运行可靠性。