多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝的製作方法

2023-04-29 06:52:21 1

多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，特徵是，包括以下工藝步驟：（1）背面電極的印刷：印刷漿料採用銀漿，印刷壓力為75～80N，印刷速度為250～300mm/秒，回墨速度為700～800mm/秒，烘乾溫度為100～150℃；（2）背面鋁背場的印刷：印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為75～80N，印刷速度為250～300mm/秒，回墨速度為700～800mm/秒，烘乾溫度為100～180℃；（3）正面石墨烯電極的印刷：印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為50～70N，印刷速度為150～250mm/秒，回墨速度為500～600mm/秒；（4）高溫燒結：在燒結爐中進行燒結，車速為5200～5600mm/分鐘，烘乾區的溫度為300～400℃，燒結區的溫度為400～800℃。本發明減少了常規工藝中正極銀漿材料的使用，降低了晶矽電池片的製造成本。
【專利說明】
多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，尤其是一種太陽能電池製造過程中多晶矽片的石墨烯正面電極的印刷工藝，屬於光伏【技術領域】。

【背景技術】
[0002]化石能源(煤、石油、天然氣)是當前全球能源消費結構的主體。隨著人類的不斷開採，化石能源的枯竭不可避免。此外，化石能源在使用過程中會產生大量的溫室氣體CO2,導致全球氣候變暖，海平面上升等一系列嚴重的環境問題。大力開發清潔能源成為今後的人類發展趨勢。從安全性、實用性以及使用資源方面考慮，只有太陽能是唯一能夠保證人類能源需求的能量來源。因此，各國政府高度重視光伏產業的發展，出臺了一系列鼓勵和扶持政策。隨著各國的太陽能電池製造業持續投入，太陽能電池的品質和轉化效率得到了大幅的提高，同時產品的生產成本也得到了有效的降低。常規工藝的晶矽電池中，其正面電極採用絲網印刷法製備，所用的導電銀漿對電池的性能如接觸電阻、開路電壓Voc、填充因子FF、轉化效率Eff等影響很大。然而與國外先進銀漿廠家相比，國內銀漿生產廠家生產的銀漿存在燒結時燒結溫度範圍窄、太陽能電池的轉化效率低以及廢品率較高等問題。我國太陽能電池生產廠家大多採用進口銀漿，如美國的杜邦、德國的賀利氏以及日本的一些廠家等，因而增加了生產成本，而且由於電池正面印刷的銀漿電極，遮蔽了電池片正面受光面積，從而影響電池片的發電效率，不利於光伏行業的長期發展。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，減少了常規工藝中正極銀漿材料的使用，大大降低了晶矽電池片的製造成本。
[0004]按照本發明提供的技術方案，一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，對表面沉積氮化矽薄膜的矽片進行絲網印刷，特徵是，包括以下工藝步驟:
Cl)背面電極的印刷:印刷漿料採用銀漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘乾溫度為100?150°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘乾溫度為100?180°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為50?70N，印刷速度為150?250mm/秒，回墨速度為500?600mm/秒；
(4)高溫燒結:在燒結爐中進行燒結，車速為5200?5600mm/分鐘，烘乾區的溫度為300?400°C，燒結區的溫度為400?800°C。
[0005]在一個【具體實施方式】中，所述鋁漿的固含量為70?80%，細度< 17.5 μ m，粘度為200 ?400Pa.S。
[0006]在一個【具體實施方式】中，所述銀漿的固含量為55?65%、銀含量為50?60%。
[0007]在一個【具體實施方式】中，所述石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散於溶劑中，質量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm，直徑為100 μ m。
[0008]本發明與傳統工藝相比，具有以下優點:(1)正面電極採用石墨烯漿料印刷，降低了傳統工藝中正極銀漿的使用，由於石墨烯漿料相對來說價格較低，故降低了太陽能電池的製造成本；(2)由於單層石墨烯片非常薄，只有一個碳原子厚，約為0.34nm，其光透過率達97%以上，幾乎呈透明狀，同時該材料載流子遷移率非常高，具有較高的導電性能，減少了電池的表面遮擋，提高了電池的發電效率；(3)本發明所述的印刷工藝製成的電池片的開路電壓比以前提高了 4mV，電池片的短路電流比以前提高了 0.13A，電池片的轉換效率達到了 17.5%，比以前提高了 0.3%。

【具體實施方式】
[0009]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0010]本發明實施例中採用的銀漿可以採用市售產品，沒有具體限制，只要對本發明的發明目的不產生限制即可；本發明實施例中採用的為上海玻納電子材料有限公司生產的銀漿，銀含量為50?60%，固含量為50?55%，粘度為70?130Pa.S。
[0011]本發明實施例中採用的鋁漿可以採用市售產品，沒有具體限制，只要對本發明的發明目的不產生限制即可；本發明實施例中採用的為南通天盛新能源科技有限公司生產的鋁漿，固含量為70?80%，細度彡17.5um，粘度為200?400 Pa.S。
[0012]本發明實施例中採用的石墨烯漿料可以採用市售產品，沒有具體限制，只要對本發明的發明目的不產生限制即可；本發明實施例中採用的為第六元素材料科技股份有限公司生產的石墨烯漿料，石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散於溶劑中，質量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm,直徑為100 μ m,石墨烯漿料中乾料的碳含量為95?97.5%ο
[0013]實施例一:一種多晶娃電池的石墨烯電極的印刷工藝,將400片表面沉積氮化娃薄膜的矽片進行絲網印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料採用銀眾，印刷壓力為75N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為700mm/秒，烘乾溫度為100°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為75N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為700mm/秒，烘乾溫度為100°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為50N，印刷速度為150mm/秒，回墨速度為500mm/秒；印刷後得到的石墨烯層數為I?5層；
(4)高溫燒結:在燒結爐中進行燒結，車速為5200mm/分鐘，烘乾區的溫度為300°C，燒結區的溫度為400°C。
[0014]將實施例一生產的電池片進行功率測試，其開路電壓623mV，短路電流8.49 A，轉換效率17.30%，比傳統工藝效率提升了 0.1%，同時正面電極漿料成本降低了。
[0015]實施例二:一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，將400片表面沉積氮化矽薄膜的矽片進行絲網印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料採用銀眾，印刷壓力為78N，印刷速度為280_/秒，回墨速度為750mm/秒，烘乾溫度為130°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為78N，印刷速度為280mm/秒，回墨速度為750mm/秒，烘乾溫度為150°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為60N，印刷速度為200mm/秒，回墨速度為550mm/秒；印刷後得到的石墨烯層數為I?5層；
(4)高溫燒結:在燒結爐中進行燒結，車速為5400mm/分鐘，烘乾區的溫度為350°C，燒結區的溫度為600°C。
[0016]將實施例二生產的電池片進行功率測試，其開路電壓625mV，短路電流8.55A，轉換效率17.40%,比傳統工藝效率提升了 0.2%，同時正面電極漿料成本降低了。
[0017]實施例三:一種多晶娃電池的石墨烯電極的印刷工藝,將400片表面沉積氮化娃薄膜的矽片進行絲網印刷，包括以下工藝步驟:
(1)背面電極的印刷:印刷漿料採用銀眾，印刷壓力為80N，印刷速度為300mm/秒，回墨速度為800mm/秒，烘乾溫度為150°C ；
(2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為80N，印刷速度為300mm/秒，回墨速度為800mm/秒，烘乾溫度為180°C ；
(3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為70N，印刷速度為250mm/秒，回墨速度為600mm/秒；印刷後得到的石墨烯層數為I?5層；
(4)高溫燒結:在燒結爐中進行燒結，車速為5600mm/分鐘，烘乾區的溫度為400°C，燒結區的溫度為800°C。
[0018]將實施例三生產的電池片進行功率測試，其開路電壓627mV，短路電流8.62A，轉換效率17.50%,比傳統工藝效率提升了 0.3%，同時正面電極漿料成本降低了。
[0019]本發明一方面減少了常規工藝中正極銀漿材料的使用，大大降低了晶矽電池片的製造成本；另一方面，由於單層石墨烯片非常薄，只有一個碳原子厚，約為0.34nm，其光透過率達97%以上，幾乎呈透明狀，同時該材料載流子遷移率非常高，具有較高的導電性能，減少了電池的表面遮擋，提高了電池的發電效率。
【權利要求】
1.一種多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，對表面沉積氮化矽薄膜的矽片進行絲網印刷，其特徵是，包括以下工藝步驟: (1)背面電極的印刷:印刷漿料採用銀漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘乾溫度為100?150°C ； (2)背面鋁背場的印刷:印刷漿料採用鋁漿，印刷壓力為75?80N，印刷速度為250?300mm/秒，回墨速度為700?800mm/秒，烘乾溫度為100?180°C ； (3)正面石墨烯電極的印刷:印刷漿料採用石墨烯漿料，印刷壓力為50?70N，印刷速度為150?250mm/秒，回墨速度為500?600mm/秒； (4)高溫燒結:在燒結爐中進行燒結，車速為5200?5600mm/分鐘，烘乾區的溫度為300?400°C，燒結區的溫度為400?800°C。
2.如權利要求1所述的多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特徵是:所述鋁漿的固含量為70?80%，細度彡17.5 μ m，粘度為200?400Pa.S。
3.如權利要求1所述的多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特徵是:所述銀漿的固含量為55?65%、銀含量為50?60%。
4.如權利要求1所述的多晶矽電池的石墨烯電極的印刷工藝，其特徵是:所述石墨烯漿料由單層片狀石墨烯分散於溶劑中，質量百分濃度為70?90%，單層片狀石墨烯的平均厚度為0.33?1.7nm,直徑為100 μ m。
【文檔編號】H01L31/18GK104134709SQ201410399686
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】杜正興, 陳烈軍, 丁志強 申請人:無錫尚品太陽能電力科技有限公司