一种铝浆及其制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种铝浆及其制备方法。


背景技术：

2.硅太阳能电池目前依然是光伏电池的主体，硅太阳能电池一般通过背面的电极输出其所发电能。而电极一般为通过将导电铝浆在电池背面印制而成的铝栅线。
3.在在硅太阳能电池的背面制作电极时，首先利用丝网印刷的方式将铝浆印制在该电池背面，让后通过烧结的方式将铝浆与硅衬底紧密结合形成欧姆连接。一般说来，该铝浆形成的电极与硅衬底之间的接触电阻越小，光生载流子的内部损耗也小，这样就能够有效提高硅太阳能电池的光电转换效率。
4.本技术的发明人在实践中发现，铝浆在进行烧结时，铝浆会与硅反应形成硅铝合金，而硅铝合金的厚度与上述接触电阻成反比，因此有效提高烧结后形成的硅铝合金层的厚度是提高硅天阳能电池的光电转换效率的关键。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种铝浆及其制备方法，应用于perc电池，用于提高perc电池的光电转换效率。
6.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种铝浆，包括改性低粒径碳酸钙、铝粉、有机粘合剂和玻璃粉，其中：
7.所述改性低粒径碳酸钙的质量比例为0～0.5％；
8.所述铝粉的质量比例为75～85％；
9.所述有机粘合剂的质量比例为17.5～21.3％；
10.所述玻璃粉的质量比例为1.5～2.2％。
11.可选的。所述改性低粒径碳酸钙包括碳酸钙粉和表面活性剂，其中：
12.所述碳酸钙粉的粒径为2～3微米，占所述改性低粒径碳酸钙的质量比例为90～99％；
13.所述表面活性剂占所述改性低粒径碳酸钙的质量比例为1～10％。
14.可选的，所述表面活性剂包括铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂锆铝酸酯偶联剂和月桂磷酸脂中的一种或者几种。
15.可选的，所述铝粉包括微米级球形铝粉和纳米级球形铝粉，其中：
16.所述微米级球形铝粉占所述铝粉的质量比例为97～99.5％；
17.所述纳米级球形铝粉站所述铝粉的质量比例为0.5～3％。
18.可选的，所述有机粘结剂高分子聚合物和有机溶剂，其中：
19.所述高分子聚合物占所述有机粘结剂的质量比例为8～12％；
20.所述有机溶剂占所述有机粘结剂的质量比例为88～92％。
21.可选的，所述高分子聚合物为低烧结残粘弹性模量的聚合物。
22.可选的，所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡比醇、丁基卡比醇醋酸脂、柠檬酸三丁酯和司盘85中的至少三种。
23.可选的，所述玻璃粉包括b2o3、al2o3、sio2、zno、sb2o5、ga和in，其中：
24.所述b2o3占所述玻璃粉的质量比例为35～60％；
25.所述al2o3占所述玻璃粉的质量比例为1～10％；
26.所述sio2占所述玻璃粉的质量比例为1～10％；
27.所述zno占所述玻璃粉的质量比例为10～35％；
28.所述sb2o5占所述玻璃粉的质量比例为5～25％；
29.所述ga占所述玻璃粉的质量比例为0.1～1％；
30.所述in占所述玻璃粉的质量比例为0.1～1％。
31.另外，还提供了一种铝浆的制备方法，包括步骤：
32.称取占总质量比例为0～0.5％改性低粒径碳酸钙、占总质量比例为17.5～21.32％的有机粘合剂和占总质量比例为1.5～2.2％的玻璃粉进行混合并进行第一次分散处理，所述第一次分散处理的处理时间为20～30min，得到第一混合物；
33.将所述第一混合物中加入占总质量比例为75～85％的铝粉并进行第二次分散处理，所述第二次分散处理的处理时间为60～45min，然后进行研磨处理，得到第二混合物；
34.将所述第二混合物中加入占总质量比例为0.5～1％的有机溶剂，并进行第三次分散处理，得到所述铝浆，所述第三次分散处理的处理时间为10～20min。
35.可选的，所述第一次分散处理的分散机转速为1000～2000rpm；
36.所述第二次分散处理的分散机转速为800～1200rpm；
37.所述第三次分散处理的分散机转速为1500～2000rpm。
38.从上述技术方案可以看出，本发明公开了一种铝浆及其制备方法，该铝浆包括改性低粒径碳酸钙、铝粉、有机粘合剂和玻璃粉。改性低粒径碳酸钙的质量比例为0～0.5％；铝粉的质量比例为75～85％；有机粘合剂的质量比例为17.5～21.3％；玻璃粉的质量比例为1.5～2.2％。当该铝浆应用于perc电池时，由于其中包含有改性低粒径碳酸钙，这样该铝浆被印刷至该电池的硅衬底上并经过烧结后，能得到较厚的硅铝合金层，而较厚的硅铝合金层则可以有效降低电极的接触电阻，从而提高了perc电池的光电转换率。
39.且在本技术中的玻璃粉中包括有ga和in，这两种元素的加入可以进一步提升硅铝合金层的厚度，即能够进一步降低电极的接触电阻，从而进一步提高了perc电池的光电转换效率。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本技术实施例的一种铝浆的制备方法的流程图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例一
44.本实施例提供了一种铝浆。
45.该铝浆通过一定工艺制成，其成分包括改性低粒径碳酸钙、铝粉、有机粘合剂和玻璃粉。改性低粒径碳酸钙的质量比例为0～0.5％；铝粉的质量比例为75～85％；有机粘合剂的质量比例为17.5～21.3％；玻璃粉的质量比例为1.5～2.2％。这里质量比例是指该组分占铝浆总重量的质量百分比。
46.其中，改性低粒径碳酸钙包括碳酸钙粉和表面活性剂，碳酸钙粉的粒径为2～3微米，占改性低粒径碳酸钙的质量比例为90～99％；表面活性剂占改性低粒径碳酸钙的质量比例为1～10％。该表面活性剂包括铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂锆铝酸酯偶联剂和月桂磷酸脂中的一种或者几种。
47.铝粉包括微米级球形铝粉和纳米级球形铝粉。微米级球形铝粉占铝粉的质量比例为97～99.5％；纳米级球形铝粉站铝粉的质量比例为0.5～3％。有机粘结剂高分子聚合物和有机溶剂，高分子聚合物占有机粘结剂的质量比例为8～12％；有机溶剂占有机粘结剂的质量比例为88～92％。
48.高分子聚合物为低烧结残粘弹性模量的聚合物。有机溶剂包括松油醇、丁基卡比醇、丁基卡比醇醋酸脂、柠檬酸三丁酯和司盘85中的至少三种。
49.玻璃粉包括b2o3、al2o3、sio2、zno、sb2o5、ga和in。b2o3占玻璃粉的质量比例为35～60％；al2o3占玻璃粉的质量比例为1～10％；sio2占玻璃粉的质量比例为1～10％；zno占玻璃粉的质量比例为10～35％；sb2o5占玻璃粉的质量比例为5～25％；ga占玻璃粉的质量比例为0.1～1％；in占玻璃粉的质量比例为0.1～1％。
50.从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种铝浆，该铝浆包括改性低粒径碳酸钙、铝粉、有机粘合剂和玻璃粉。改性低粒径碳酸钙的质量比例为0～0.5％；铝粉的质量比例为75～85％；有机粘合剂的质量比例为17.5～21.3％；玻璃粉的质量比例为1.5～2.2％。当该铝浆应用于perc电池时，由于其中包含有改性低粒径碳酸钙，这样该铝浆被印刷至该电池的硅衬底上并经过烧结后，能得到较厚的硅铝合金层，而较厚的硅铝合金层则可以有效降低电极的接触电阻，从而提高了perc电池的光电转换率。
51.且采用该铝浆制备的电极能够有效改进perc电池的水煮性质。
52.且在本技术中的玻璃粉中包括有ga和in，这两种元素的加入可以进一步提升硅铝合金层的厚度，即能够进一步降低电极的接触电阻，从而进一步提高了perc电池的光电转换效率。
53.实施例二
54.图1为本技术实施例的一种铝浆制备方法的流程图。
55.为了得到上述实施例中的铝浆，本技术还提供了一种铝浆的制备方法，该制备方法如图1所示的步骤，该步骤为：
56.s1、将改性低粒径碳酸钙、有机粘合剂和玻璃粉进行混合处理。
57.称取占总质量比例为0～0.5％改性低粒径碳酸钙、占总质量比例为17.5～21.32％的有机粘合剂和占总质量比例为1.5～2.2％的玻璃粉进行混合，并利用分散机进行第一次分散处理，第一次分散处理的处理时间为20～30min，得到第一混合物。分散机的转速为1000～2000rpm。
58.s2、将第一混合物与铝粉进行混合处理。
59.将第一混合物中加入占总质量比例为75～85％的铝粉，并利用分散机进行第二次分散处理，第二次分散处理的处理时间为60～45min，然后利用三辊研磨机进行研磨处理，得到第二混合物。
60.第二次分散时分散机的转速为800～1200rpm。为了得到粒度一致的第二混合物，需要多遍研磨，如研磨8遍。
61.s3、将第二混合物与有机溶剂进行混合处理。
62.将第二混合物中加入占总质量比例为0.5～1％的有机溶剂，并进行第三次分散处理，得到铝浆，第三次分散处理的处理时间为10～20min。第三次分散处理时分散机的转速为1500～2000rpm。
63.采用上述方法制备的铝浆，通过360目丝网印刷在规格158.75mm
×
158.75mm的单晶perc电池的硅片上形成铝栅线，进烧结炉烧结，峰值温度780℃。烧结后测试其电性数据为：开路电压0.6867v短路电流10.315a填充81.597％光电转换效率22.938％
64.在本技术的一个具体实施方式中，玻璃粉采用下面的步骤制备
65.按质量份称取50份b2o
3 5份的al2o
3 5份的sio2 19.8份的zno 19.5份的sb2o5 0.2份的ga 0.5份的in，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚，放入马弗炉，于950℃，保温时间：90分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨4小时，经300目筛取得到粒径d50 2-4微米的玻璃粘结剂；
66.有机粘结剂采用下面步骤制备：
67.按质量份称取高分子聚合物树脂8份和有机溶剂92份混合后大分散机上分散40～60min，分散溶解，得到透明、均一的有机粘合剂；
68.基于以上得到的玻璃粉和有机粘结剂，采用下面的步骤制备铝浆：
69.混合铝粉重量百分比为99.5％微米铝粉、0.5％的纳米铝粉；按质量份称取混合铝粉78份，玻璃粉1.5份，有机粘结剂20.3份，改性低粒径碳酸钙0.2份，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至20微米以下的perc双面铝浆。
70.采用上述制备的样品双面perc铝浆，通过360目丝网印刷在规格158.75mm
×
158.75mm的单晶perc硅片上形成铝栅线，进烧结炉烧结，峰值温度780℃。烧结后测试其电性数据为：开路电压0.6867v短路电流10.315a填充81.597％光电转换效率22.938％。
71.在本技术的另一个具体实施方式中，玻璃粉采用下面的步骤制备：
72.按质量份称取50份的b2o
3 9份的al2o
3 9份的sio2 22份的zno 9份的sb2o5 0.5份的ga0.5份的in，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚，放入马弗炉，于950℃，保温时间：90分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨4小时，经300目筛取得到粒径d502-4微米的玻璃粘结剂；
73.有机粘结剂按如下步骤制备：
74.按质量份称取高分子聚合物树脂10份和有机溶剂90份混合后大分散机上分散40～60min，分散溶解，得到透明、均一的有机粘合剂；
75.基于以上得到的玻璃粉和有机粘结剂，通过下面的步骤制备铝浆：
76.混合铝粉重量百分比为99％微米铝粉、1％的纳米铝粉；按质量份称取混合铝粉80份，玻璃粉1.8份，有机粘结剂17.8份，改性低粒径碳酸钙0.4份，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至20微米以下的perc双面铝浆。
77.在本技术的又一个具体实施方式中，玻璃粉采用下面的步骤制备：
78.按质量份称取55份的b2o
3 10份的al2o
3 10份的sio2
79.18.4份的zno 5份的sb2o50.8份的ga 0.8份的in，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚，放入马弗炉，于950℃，保温时间：90分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨4小时，经300目筛取得到粒径d502-4微米的玻璃粘结剂；
80.有机粘结剂通过下面的步骤制备：
81.按质量份称取高分子聚合物树脂11份和有机溶剂89份混合后大分散机上分散40～60min，分散溶解，得到透明、均一的有机粘合剂；
82.基于以上的玻璃粉和有机粘结剂通过下面的步骤实现铝浆的制备：
83.混合铝粉重量百分比为98％微米铝粉、2％的纳米铝粉；按质量份称取混合铝粉81份，玻璃粉2份，有机粘结剂16.55份，改性低粒径碳酸钙0.45份，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至20微米以下双面perc铝浆。
84.在本技术的又一个具体实施方式中，玻璃粉采用下面的步骤实现制备：
85.按质量份称取58份的b2o
3 10份的al2o
3 10份的sio2 15份的zno 5份的sb2o5 1份的ga 1份的in，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚，放入马弗炉，于950℃，保温时间：90分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用离子水淬火后，球磨4小时，经300目筛取得到粒径d502-4微米的玻璃粘结剂；
86.有机粘结剂通过下面的步骤实现制备：
87.按质量份称取高分子聚合物树脂12份和有机溶剂88份混合后大分散机上分散30～50min，分散溶解，得到透明、均一的有机粘合剂；
88.基于以上得到的玻璃粉和有机粘结剂，采用下面的步骤实现铝浆的制备：
89.混合铝粉重量百分比为97％微米铝粉、3％的纳米铝粉；按质量份称取混合铝粉82份，玻璃粉2.2份，有机粘结剂15.3份，改性低粒径碳酸钙0.5份，使用分散机混合均匀后，用三辊研磨机研磨至20微米以下的背面铝浆。
90.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
91.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
92.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包
括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
93.以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。