一种perc晶硅太阳能电池、正面主栅银浆及其玻璃粉
阅读说明：本技术 一种perc晶硅太阳能电池、正面主栅银浆及其玻璃粉 (PERC crystalline silicon solar cell, front main grid silver paste and glass powder thereof ) 是由 黄耀浩 贺克成 蔺旭利 杨至灏 黄良辉 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：一种PERC晶硅太阳能电池、正面主栅银浆及其玻璃粉,玻璃粉组合了Bi<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、SiO<Sub>2</Sub>、B<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、PbO、CuO、TiO<Sub>2</Sub>、ZrO<Sub>2</Sub>、Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、Cr<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>和R<Sub>2</Sub>O；正面主栅银浆其包括：球形银粉、本方案的玻璃粉和粘合剂。PERC晶硅太阳能电池其采用丝网印刷将正面主栅银浆印制于单晶硅片,作为主栅电极。本发明公开了一种PERC晶硅太阳能电池正面主栅银浆用玻璃粉,解决了目前PERC太阳能电池用正面银浆存在焊接拉脱力和电池开路电压较低的问题；同时,本方案的玻璃粉能够在硅片正面提供较高的焊接附着力,又不破坏电池PN结,不影响细栅银浆的接触电阻性能,从而提高PERC太阳能电池片的光电转换效率和光伏组件的可靠性。(PERC crystalline silicon solar cell, front main grid silver paste and glass powder thereof, wherein the glass powder is combined with Bi 2 O 3 、SiO 2 、B 2 O 3 、PbO、CuO、TiO 2 、ZrO 2 、Al 2 O 3 、Cr 2 O 3 And R 2 O; the front main grid silver paste comprises: spherical silver powder, the glass powder of the scheme and a binder. The PERC crystalline silicon solar cell adopts screen printing to print front main grid silver paste on a monocrystalline silicon wafer to be used as a main grid electrode. The invention discloses a PERC crystalline silicon solar cellThe glass powder for the front main grid silver paste solves the problems of low welding pull-out force and low battery open circuit voltage of the front silver paste for the current PERC solar battery; meanwhile, the glass powder can provide higher welding adhesion force on the front surface of the silicon wafer, does not damage a PN junction of a battery, and does not influence the contact resistance performance of fine grid silver paste, so that the photoelectric conversion efficiency of the PERC solar cell and the reliability of a photovoltaic module are improved.)
技术领域
本发明涉及正面主栅银浆技术领域，尤其涉及一种PERC晶硅太阳能电池、正面主栅银浆及其玻璃粉。
背景技术
目前PERC太阳能电池用的正面银浆，用于印刷在硅片的正面；而现有的正面银浆制备成电池产品后存在焊接拉脱力和电池开路电压较低的问题，不能满足PERC单晶电池片提高光电转化效率和电池组件端焊接可靠性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种正面主栅银浆用的玻璃粉，其组合了Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O。
本发明还提出一种PERC晶硅太阳能电池的正面主栅银浆，其包括：球形银粉、玻璃粉和粘合剂。
本发明还提出一种PERC晶硅太阳能电池，其采用丝网印刷将正面主栅银浆印制于单晶硅片，作为正面主栅电极。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种正面主栅银浆用的玻璃粉，按质量百分比，由以下组分组成:30-60％的Bi2O3、10-35％的SiO2、0.1-15％的B2O3、5-30％的PbO、0.5-15％的CuO、0.5-10％的TiO2、0.1-6％的ZrO2、1-5％的Al2O3、0.5-5％的Cr2O3和0.1-3％的R2O，其中R2O为Li2O和Na2O中的一种或者两种组合。
优选地，所述玻璃粉的粒径D50为0.2-2.5μm。
优选地，所述玻璃粉的软化点为400-620℃。
优选地，所述玻璃粉的制备方法包括：
(1)按比例称取玻璃粉的原料，放入混合机中混合；
(2)将混合均匀后的原料装入氧化铝坩埚中，再将坩埚放入箱式电阻炉中；将电阻炉升温至1200-1400℃下恒温熔化，保温，得到均匀的玻璃熔液；
(3)搅拌状态下，将玻璃熔液倒入装有去离子水的容器中淬冷，得到玻璃碎渣；将玻璃碎渣放入恒温干燥箱中，烘干；
(4)将玻璃碎渣进行湿法球磨，先采用直径为10-15毫米的氧化锆磨介球；再采用直径为1.0-3.0毫米的氧化锆磨介球；将玻璃料放入恒温干燥箱中，烘干5-10小时；
(5)将玻璃料进行过筛，得到玻璃粉。
一种PERC晶硅太阳能电池的正面主栅银浆，按质量百分比，包括：球形银粉、玻璃粉和粘合剂；
所述玻璃粉为上述的玻璃粉。
优选地，按质量百分比，包括：65-90％的球形银粉、1-5％的玻璃粉和5-30％粘合剂。
优选地，所述正面主栅银浆的制备方法包括：
(S1)称量球形银粉、玻璃粉和粘合剂，搅拌至物料均匀和润湿；
(S2)经三辊机研磨，使浆料细度<7μm；
(S3)采用滤布对浆料进行过滤。
一种PERC晶硅太阳能电池，采用丝网印刷将正面主栅银浆印制于单晶硅片，作为主栅电极；
所述正面主栅银浆为上述的正面主栅银浆。
本发明的有益效果：
1、本发明公开了一种PERC晶硅太阳能电池正面主栅银浆用玻璃粉及其制备方法，解决了目前PERC太阳能电池用正面银浆存在焊接拉脱力和电池开路电压较低的问题，同时能降低正面银浆的银含量，降低晶硅太阳能电池的生产成本。
2、本方案的玻璃粉能够在硅片正面提供较高的焊接附着力的同时又不破坏电池PN结，不影响细栅银浆的接触电阻性能，从而提高PERC太阳能电池片的光电转换效率和光伏组件的可靠性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种正面主栅银浆用的玻璃粉，按质量百分比，由以下组分组成:30-60％的Bi2O3、10-35％的SiO2、0.1-15％的B2O3、5-30％的PbO、0.5-15％的CuO、0.5-10％的TiO2、0.1-6％的ZrO2、1-5％的Al2O3、0.5-5％的Cr2O3和0.1-3％的R2O，其中R2O为Li2O和Na2O中的一种或者两种组合。
本发明公开了一种PERC晶硅太阳能电池正面主栅银浆用玻璃粉及其制备方法，解决了目前PERC太阳能电池用正面银浆存在焊接拉脱力和电池开路电压较低的问题，同时能降低正面银浆的银含量，降低晶硅太阳能电池的生产成本；同时，本方案的玻璃粉能够在硅片正面提供较高的焊接附着力的同时又不破坏电池PN结，不影响细栅银浆的接触电阻性能，从而提高PERC太阳能电池片的光电转换效率和光伏组件的可靠性。
优选地，所述玻璃粉的粒径D50为0.2-2.5μm。
玻璃粉的粒径D50为0.2-2.5μm，通过控制玻璃粉的粒径，带有Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O的玻璃粉具有最佳的空间分布；本方案中玻璃粉的粒径对玻璃粉的性能有影响；玻璃粉在该范围下，玻璃粉的软化点为400-620℃，当玻璃粉制作成银浆后，银浆能在740-800℃烧结，具有较宽的烧结温度窗口。
优选地，所述玻璃粉的软化点为400-620℃。
所述玻璃粉的制备方法包括：
(1)按比例称取玻璃粉的原料，放入V型混合机中混合30-60min；
(2)将混合均匀后的原料装入氧化铝坩埚中，再将坩埚放入箱式电阻炉中；将电阻炉升温至1200-1400℃下恒温熔化，保温30-60min，得到均匀的玻璃熔液；
(3)搅拌状态下，将玻璃熔液倒入装有去离子水的不锈钢容器中淬冷，得到玻璃碎渣；将玻璃碎渣放入100-120℃恒温干燥箱中，烘干2-3小时；
(4)将烘干的玻璃碎渣使用行星球磨机进行湿法球磨，先采用直径为10-15毫米的氧化锆磨介球，球磨2-6小时；再采用直径为1.0-3.0毫米的氧化锆磨介球，球磨1-6小时；将球磨后得到的玻璃料放入100-120℃恒温干燥箱中，烘干5-10小时；
(5)将烘干后的玻璃料进行过筛，得到玻璃粉。
一种PERC晶硅太阳能电池的正面主栅银浆，按质量百分比，包括：球形银粉、玻璃粉和粘合剂；
所述玻璃粉为上述的玻璃粉。
优选地，按质量百分比，包括：65-90％的球形银粉、1-5％的玻璃粉和5-30％粘合剂。
优选地，所述正面主栅银浆的制备方法包括：
(S1)称量球形银粉、玻璃粉和粘合剂，搅拌机搅拌30分钟至物料均匀和润湿；
(S2)经三辊机研磨，使浆料细度<7μm；
(S3)采用滤布对浆料进行过滤。
一种PERC晶硅太阳能电池，采用丝网印刷将正面主栅银浆印制于单晶硅片，作为主栅电极；
所述正面主栅银浆为上述的正面主栅银浆。
性能检测：
1、IV电性能测试：
采用IV测试仪对印刷好主栅浆料和细栅银浆的单晶硅片进行IV电性能测试，测试其开路电压。
2、剥离强度：
使用剥离强度试验机对单晶硅片进行拉力测试，将夹具夹住硅片，测试硅片的剥离强度。
实施例A：
玻璃粉按如下步骤进行制备：
(1)按表1称取玻璃粉的原料，放入V型混合机中混合60min；
(2)将混合均匀后的原料装入氧化铝坩埚中，再将坩埚放入箱式电阻炉中；将电阻炉升温至1200-1400℃下恒温熔化，保温60min，得到均匀的玻璃熔液；
(3)搅拌状态下，将玻璃熔液倒入装有去离子水的不锈钢容器中淬冷，得到玻璃碎渣；将玻璃碎渣放入110℃恒温干燥箱中，烘干3小时；
(4)将烘干的玻璃碎渣使用行星球磨机进行湿法球磨，先采用直径为10.0毫米的氧化锆磨介球，球磨4小时；再采用直径为2.0毫米的氧化锆磨介球，球磨4小时；将球磨后得到的玻璃料放入110℃恒温干燥箱中，烘干5小时；
(5)将烘干后的玻璃料进行过筛，得到玻璃粉。
正面主栅银浆按如下步骤进行制备：
(S1)称量85％的球形银粉、2％的玻璃粉和13％的粘合剂，搅拌机搅拌30分钟,至物料均匀和润湿；
(S2)经三辊机研磨4次，使浆料细度<7μm；
(S3)采用400目滤布对浆料进行过滤,获得主栅浆料。
在不同的90方阻单晶硅片上印刷，印刷机为BACCINI太阳能电池片印刷系统；细栅采用市面采购的主流S细栅银浆；将不同实施例的主栅浆料采用5BB网版印刷至不同的单晶硅片。
表1-实施例A的玻璃粉组分
将实施例A1-实施例A11进行IV电性能测试和剥离强度测试，如表2。
表2-实施例A的性能测试
说明：
1、由实施例A1-A8可知，实施例A1-A8中根据Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O进行了选择性实验；而当每个实施例不添加SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O中的任意一者时，玻璃粉体系的开路电压和剥离强度都不同，说明了本方案中各组分对开路电压和剥离强度有影响，不添加上述中的任意一者都会出现性能下降的问题。
2、由实施例A1-A8和实施例11对比可知，实施例A1-A8缺少SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O中的一者，开路电压变化敏感；如实施例A3，在不添加PbO的情况下，开路电压从0.6495V下降至0.6412V，幅度可达8.3mV，剥离强度从3.69N下降至1.53N；如实施例A6，实施例A6缺少了1％的ZrO2，开路电压从0.6495V下降至0.6463V，下降幅度为3.2mV；而实施例11，同时使用了Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O，其开路电压可高达0.6495，比实施例A1-A8的性能都好，说明了同时使用Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O能有效地提高了开路电压和剥离强度。
3、由实施例A9-A10和实施例11对比可知，实施例A9单独使用Na2O而没有添加额外1％的Li2O，实施例A10单独使用Li2O而没有添加额外1％的Na2O，两者的性能与实施例11有较大区别；实施例A9的开路电压为0.6478V，比实施例A11低1.7mV，剥离强度为3.42N，比实施例A11低0.27N；实施例A10的开路电压为0.6475V，比实施例A11低2.0mV，剥离强度为3.33N，比实施例A11低0.36N；而实施例A11同时使用了Na2O和Li2O，其开路电压为0.6495V，剥离强度为3.69N，具有最佳的开路电压和最佳的附着力，能有效地提高PERC太阳能电池片的光电转换效率，和提供高焊接附着力，又不破坏电池PN结。
综上所述，本方案的玻璃粉同时使用Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O，能有效地组成具有最佳开路电压和最佳的附着力的玻璃粉，非常适合于正面主栅银浆。
实施例B：
使用市面上一款正面主栅银浆DE-746作为实施例B，与实施例A11进行对比；
在90方阻单晶硅片上印刷，印刷机为BACCINI太阳能电池片印刷系统；细栅采用市面采购的主流S细栅银浆；将正面主栅银浆DE-746采用5BB网版印刷至单晶硅片。
将正面主栅银浆DE-746与实施例A11进行性能对比，如表3。
表3-实施例B的性能对比
性能
实施例B
实施例A11
开路电压(V)
0.6461
0.6495
剥离强度(N)
3.11
3.69
说明：
实施例B中使用的是正面主栅银浆DE-746，其开路电压为0.6461V，与实施例A11的0.6495V相差3.4mV；而实施例B的剥离强度为3.11N，与实施例A11的3.69N相差0.58N，说明了实施例A11中Bi2O3、SiO2、B2O3、PbO、CuO、TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr2O3和R2O组成的玻璃粉能具有更佳的开路电压和附着力，各组分之间的配合能将玻璃粉的最佳开路电压发挥出来，使本方案的比实施例B更出色。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。