太阳能电池用银浆的制备及性能研究.pdf

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1、2010年8月第三期lit冶全太阳能电池用银浆的制备及性能研究丁枢华余贤旺田军花陶应放(浙江省冶金研究院有限公司杭州310011)印刷法具有效率高、成本低以及设备简单耐用的特0前言点，可作为工业化生产太阳能电池的方法。丝网印化石能源(煤、石油、天然气)是当前全球能源刷晶体硅太阳能电池正面电极用的银浆对电池的消费结构的主体。随着人类的不断开采，化石能源性能如接触电阻、开路电压V、填充因子FF、转化的枯竭不可避免。此外，化石能源在使用过程中会效率E影响很大。然而与国外先进银浆厂家相产生大量的温室气体COz，

2、导致全球气候变暖，极比，国内银浆生产厂家生产的银浆存在烧结时烧结地冰JlI融化，海平面上升等日益严重的环境问题。温度范围窄、太阳能电池的转化效率低以及废品率因此，开发太阳能、风能、地热能以及水能等无污染较高等问题。我国太阳能电池生产厂家大多采用的可再生能源成为今后的发展方向。但目前世界进口银浆，如美国的杜邦、福禄、ESL、德国的贺利氏上风能、地热能以及水能资源的实际可开发量远远以及日本的一些厂家等，因而增加了生产成本，不不能满足人类对能源的需求，只有太阳能是唯一能利于光伏产业的发展。浅结结构的硅太阳能电

3、池够保证人类能源需求的能量来源⋯。因此，各国政能够降低太阳能电池表面的少数载流子复合速度府都高度重视光伏产业的发展，出台相关政策鼓励以及提高短波响应，从而使电池的光电转化效率提和扶持。德国于2000年率先推出了可再生能源馈高l2j。然而，普通银浆用在这种具有浅结结构的硅电法，规定电力公司须以高于原有发电的收购价电池片上烧结制备的电极容易发生旁路结现象，引格，支付太阳能发电者。2008年美国参议会也正式起漏电流，并且电极的接触电阻较大，降低了电流通过180亿美元可再生能源投资租税抵减制度延的输出特性，进而

4、降低了电池的性能。本文对银浆的长法案，其中住宅与商用大楼使用太阳能发电30％制备、性能和对太阳能电池性能的影响进行了综述。投资租税抵减制度将延长8年。2009年，H本也重1银电极的电流传输机制新启用了家用太阳能发电装置补贴政策。我国的《新能源产业振兴发展规划(草案)》中指出，太阳能银浆是由导电相银粉、无机粘结剂玻璃料、有发电装机规模在2011年、2020年分别达200万kW机载体以及其他添加剂组成，其中有机载体包括有和2000万kW。机溶剂和有机树脂。目前，银浆的主要参数为：银我国的光伏发电产业于20世

5、纪70年代起步，粉的大小、形貌及粒度分布等；无机粘结剂玻璃料近几年得到了迅猛发展。2009年太阳能电池产量的成分、配比；有机载体的成分、掺杂银浆以及添加达到了4011兆瓦，占世界太阳能电池总产量的剂的种类等。40％，是世界太阳能电池的第一大生产国。然而，目前研究认为_3』，丝网印刷硅太阳能电池银电我国太阳能电池生产线关键设备、原料及组件严重极的电流传输主要是通过重结晶在硅发射极上的依赖进口。银晶粒传输的。如图1所示，主要分为三种形式：晶体硅太阳能电池由于光电转化效率高，材料1)银晶粒一块状银直接连接的电

6、流传输；本身对环境不造成影响，材料便于工业化且材料性2)银晶粒一薄玻璃料层一块状银的电流传输；能稳定，而在太阳能电池领域占主导地位。其正面3)银晶粒一玻璃料中不连续的金属粒子一块电极的制备技术有光刻、磁控溅射、真空蒸镀、刻槽状银的电流传输。埋栅和丝网~1]lil0等。但是光刻、磁控溅射、刻槽埋此外，Ching—HisLin等【J认为，在重结晶的银栅和真空蒸镀的生产成本高，生产效率低，而丝网晶粒与硅发射极之间还存在着一层非常薄的玻璃2冶全2010年8月第三期料层(小于5nlTI)，不足以成为电流传输的阻挡

7、层，了浆料的假塑性；只经三乙醇胺处理或不经处理的电子可由隧道效应通过。粉末胶合的颗粒，不能被载体润湿。此外，银粉的比表面积对浆料的流变学性质有很大的影响，比表Agcrystallites／thinglasslayer／Ag面积为5一lOm2／g的粉末比比表面积小于5m2／g的粉末的浆料有更好的印刷性能。3玻璃料对银浆性能的影响DongsunKim等_1lJ在研究无铅玻璃料的过程图1银电极电流传输示意图中，通过控制玻璃料中各种氧化物的成分，改变了玻璃料的玻璃化温度L以及液相温度等。测试2银粉对银浆性能的影

8、响了不同玻璃料的在高温下的粘度，同时还研究了玻blohamedM．Hilali等【5J分别采用了5种不同颗璃料的液化温度与电池填充因子和转化效率的关粒尺寸的银粉，在同样的玻璃料及烧结条件(840系。结果表明，随着玻璃料的液相温度rI的升高，℃／120ipm)的情况下测试了电池的接触电阻率、串玻璃料的粘度的增加，电池的填充因子和转化效率联电阻、理想因子n、开路电压V和填充因子。都增加。当银浆中玻璃料在高温下具有最大的粘结果表明，随银粉尺寸的增