硅太阳能电池背银浆料所用银粉的研究

大 ，比表 面积 越大 ，粘 度越 高 ； （ ２ ）浆料 粘度 直 接 影 响 印刷 性 能 与 印 刷增 重 。 粘度 过 低 ，印 刷 漏 网 ，造 成 电极 塌 删 ， 印刷 增 重 大 ；如果 浆 料 粘 度 过 高 ， 印刷 时 容 易 粘 网 ，造 成
印刷 增重 较小 ；
２ Ｏ ，有 机 溶 剂 ７ ５ ，添 加 剂 ５ ） ；无 机 玻
璃粉 。
２ ． ２ 实验 仪器
电子天 平 、三 辊 机 、丝 网印 刷 机 、多 晶硅 片 、
硅 太 阳能 电池 效 率 测 定 仪 、显 微 镜 、拉 力 计 、焊
接 装 置 、粘 度计 。
２ ． ３ 试验 方法
函一
蟒 究 与 发
力 和焊接力起 着关 键 的作用 。本论 文 我们 将 重 点研 究 背银浆料 中所用 银 粉 的粒径 、形貌 对 这些 因素 的 影 响 ，并在设计 背 银浆 料 时考 虑 以下 几个 因素 ：方
磨 机轧 制 细度 至 ５ ｐ ｔ ｍ 以下 ，用 博 立 飞 ＤＶ － ｌ Ｉ 旋 转
同 。微球 型 银 粉 Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ １较 Ｃ Ｓ Ｐ － ０ ２粒 径 稍 小 ， 比
（ １ ）在相 同 固 含 量 的情 况 下 ，四 种 不 同银 粉 配 制 出的浆 料 粘 度 变 化 较 大 。这 是 因为 银 粉 的 粒 径 、形 貌 不 同 ，比表 面 积 不 同 ，粘 度 表 现 也 会 不
２ ｃ ｍ 记 一 次数值 ，然 后取平 均值 。观 察剥 离后 的背
电极 处是 否 有 浆 料 残 留 ，硅 片 是 否 碎 裂 ， 以此 来 评价 电极 的 附着力 。
在 四个 容 器 中 分别 称 取 ３ ０ ｇ有 机 载 体 、５ ｇ溶
剂 、５ ｇ玻璃 粉 ，混 合 均 匀 后 分 别 加 入 银 粉 Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ １ 、Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ ２ 、Ｓ Ｆ － ０ ３ 、Ｆ Ｐ 一 ０ ４ ６ ０ ｇ ，搅 拌 ，三 辊 研
粘度计 测 浆 料 粘 度 。将 所 得 四个 浆 料 及 市 场 所 售 标 样采 用 相 同 的 印刷 参 数 ，丝 网 印刷 在 已印 好 正
银 、背 铝 的 ７寸多 晶 硅 片上 （ 厚度 约 １ ８ ０ ／ ， ｍ） ，记
阻 ，附着力 ，烧结 后 膜 的密 度 ，焊接 拉 力 ，浆 料粘
光 泽呈银 灰 色 ，导 致零 位 电阻增 加 ，电性能 变差 ；
Ｅ ｌ ｉ 赵玲 ， 谭福斌 ， 刘林 ， 等 ．太阳能 电池 用银导体 浆料 的研 究［ Ｊ ］ ．电子元件 与材料 ， １ ９ ９ ６ （ ６ ） ： １ ３ —１ ６ ． ［ ２ ］ 张世强 ， 李 万河 ， 徐品烈 ．硅太阳能电池的丝网印刷 技术 Ｅ Ｊ ］ ． 太 阳能 制造 ， ２ ０ ０ ７ （ ５ ５ ） ： ５ ５— ５ ９ ． ［ ８ ］ Ｊ ｅ ｒ ｏ ｍｅ Ｍｏ ｙ ｅ ｒ ， 张伟铭 ， 韩晶， 等 ．高 效无铅 太 阳能 电池 背 银 浆 料 的研 究一 第 十届 中 国太 阳能 光伏 会 议 论 文集
度 ，可印刷性 ，印刷重量 、生产 成本等方 面 。
录 印刷 增 重 。将 印刷 后 的硅 片于 ２ ２ ０ ℃烘 干 ２ ０ ｍｉ ｎ ， 峰值温 度 ８ ９ ０ ℃烧 结 ，出炉后 用 硅 太 阳能 电池效 率
２ 实验部分
２ ． １ 实验 原料
测 定装 置 测 量 电性 能 ，用 方 阻 仪 测 定 背 银 电极 方 阻 ，用 显微 镜 观察栅 线 电极横 断面 表观 。 用 １ ８ ０ 。 拉力 测 试 来 评 价 电池 系 统 的 附 着 力 和 焊接 力 。在 １ ５ ６ ｍｍＸ １ ５ ６ ｍｍ 的多 晶硅 上 印刷 ２ ｍｍ 宽 的背面 银 母 线 ，之 后 印 刷 铝 背 场 和 正 面 银 浆 ． 再进行 烧 结 。用 ４ ０ ０ ℃烙铁 手动 将 焊 条焊 接 在 电池 上 ，然 后将 电池 粘 到 氧 化铝 基 板 上 并且 进 行 固化 。 将 氧化铝 基板 固定 在夹具 上 ，用一 个 １ ０ ０ ０ ｇ 测 力计 在１ ８ ０ 。 方向以 ０ ．５ ｃ ｍ／ ｓ的速 率进 行 剥 离 。每 进行
表面 积小 于 片 状 银 粉 ，为 达 到 所 需 浆 料 粘 度 ，需
加大 树脂 用 量 ，如此 制 得 的浆 料 中银 颗粒 被 大 量 有机 树脂 包 覆 ，烧 结 后 树 脂 挥 发 ，造 成 银 颗 粒 间 的连接不 紧 密 ，容 易 形 成 空 洞 ，影 响背 银 电极 的
焊接 力 、附着力 和 电性能 。
银 电极 就是 用 银 导 体 浆 料 通 过 丝 网 印刷 再 经 过烧
结 形成 的 电极ｌ １ ］ 。 太 阳能 电池 背面银 电极 用导 电浆 料主要 由 ３部
分 组成 ：导 电功 能相 、无 机 粘 结 剂 、有 机 载 体 等 原料 配 制 而 成 。 由于 银 粉 具 有 良好 的导 电导 热 性
（ ３ ）银粉 Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ １ 、Ｃ Ｓ Ｐ ０ ２配制 的浆料 在 剥 离 后 的背 电 极 处 有 浆 料 残 留 ，Ｓ Ｆ ０ ３ 、Ｆ Ｐ － ０ ４配 制 的 浆 料在剥 离 时硅 片 出现 碎裂 。说 明 Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ １ 、Ｃ Ｓ Ｐ — Ｏ ２ 配 制 的 浆 料 容 易 分 离 ，附 着 力 差 ，而 Ｓ Ｆ 一 ０ ３ 、
３ 结果与讨论
上述 浆料 的测 试结 果如 下表 。
表 １ 浆 料 各 项 测 试 性 能
Ｔａ ｂ ｌ ｅ ｌ Ｔｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ａ ｃ ｋ ｓ ｉ ｄ ｅ ｐ ａ ｓ ｔ ｅ
从 以上结 果可 看 出 ：
能 ，且 相对 于 其 他 的贵 金 属 来 说 价 格 便 宜 ，焊 接 性 能较好 ，被 广 泛 用 作 导 电 浆 料 的 导 电相 ；无 机
粘 结剂 为 玻 璃 粉 ，它 能 促 进 银 粉 的熔 融 并 将 银 电 极 和硅 基 片 粘 结 在 一 起 ；有 机 载 体 主 要 由 有 机 溶 剂 、高 分 子 树 脂 、触 变 剂 、表 面 活 性 剂 等 组 成 ，
４ 结 论
背 面银 浆 中所 用 的银 粉对 于保 障 电性 能 、提
高附着力和焊接力起着关键 的作用。在低 固含量
的情况 下 ，选 用 合 适 的微 片状 银 粉 可 以很 好 地 调
Ｆ Ｐ 一 ０ ４配 制 的浆 料 与硅 片 的结 合力 远大 于硅 片 的应
力 ，附着力 高 ，以 至于硅 片 出现碎裂 ； （ ４ ）在 低 固含 量 的 情 况 下 ，采 用 片 状 银 粉 可 获得较 好 焊 接 力 和 附着 力 ，而 球 形 银 微 粉 的焊态 ，经 印刷 烧 结后 形 成致 密
的 电极 膜 ，具 有 优 异 焊 接 性 ． 与 硅 片形 成 很 好 的
附着力 ，并 且有 助于提 高 电池效率 。
参 考 文 献
（ ５ ）银 粉 的粒 径 、形 貌 与 所 形 成 电 极 的 电性 能有 强相 关 。微 球 形 银 粉 之 间 是 点 接 触 ，接 触 面 积较 小 ，相 对 片 状 银 粉 而 言 ，导 电性 能 差 。而 片 状银 粉可 形 成 理 想 的 面 接 触 ，所 以 以其 制 成 的 导 电银 浆导 电性 能 特 别 优 异 ，但 如 果 银 粉 的银 片较 薄 ，烧结 时 银 片 收 缩 ，形 成 颗 粒 并 变 粗 ，失 去 银
银粉 Ｃ Ｓ Ｐ 一 ０ １（ 球 形 ，１ ． ２ ～１ ． ５ ／ ￣ ｍ） ；Ｃ Ｓ Ｐ － ０ ２ （ 球 形 ，２ ～３ ｍ） ；Ｓ Ｆ － ０ ３（ 微 片 状 ，２ ～３ ｔ ｘ ｍ） ；
Ｆ Ｐ 一 ０４ （ 片状 ，２ ～３ ｍ） ；有 机 载 体 （ 乙基纤 维 素
在 实 际应 用 过程 中 ，背 银 浆 料 要 求 在 保 障 电
性能 的基 础 上 ，还 必 须 要 有 足 够 的 附着 力 和 焊 接
拉力 。因为强 的附着 力 可 减 少 电极 接触 姓 的衰 减 ，
提供 强 的 电极 连 接 以延 长 组 件 输 出功 率 的 时 间 ； 好 的焊接 拉 力 可 防 止 在 组 件 过程 中 银 电 极 的 脱 落 和 电池片 之间 的断 裂 。为 增 强 附着 力 和 焊接 拉 力 ， 目前许 多 电池 厂 家 背 面 使 用 纯银 浆 料 替 代 传 统 的 银铝浆 料 ，但导 致 了生 产成 本 增 加 。为 节 省 成 本 ， 不断 降低 浆 料 的银 含 量 已成 为 目前 背 银 浆 料 发 展 的必 然趋 势 和 众 多 厂 家 的竞 争 手 段 。但 降 低 银 含 量将会 影 响 电池 片 的 电性 能 和机 械 性 能 ，如 浆 料 粘度 降低 ，印 刷 性 能 变 差 ，导 致 烧 结 后 的 背 面 电 极在 焊接 界 面 存 在 的 多 空 面 积 增 加 以 及 在 界 面 引 发裂 缝 ，引起 串联 电 阻增 加 ，并 降低 焊 接 拉 力【 。。 因此 ，寻 找 合 理 的技 术 措 施 来 平 衡 生 产 成 本 和浆
１ 引言
晶体 硅 太 阳能 电池 的基 本 结构 由 Ｐ型 硅基 板 、 ｎ型层 、减 反 射 膜 （ Ｔ ｉ Ｏ 、Ｓ ｉ Ｏ ２或 Ｓ ｉ 。 Ｎ ） 、正 面 银 电极 、背 面 铝 电极 和 背 面 银 电极 组 成 。而 背 面
主要作 用是 赋予浆 料一定 的印刷 性 和存 放性 。
表 面积 稍大 ，故粘 度相 对较 高 一些 。片状 银粉 Ｆ Ｐ 一
０ ４的 比表 面 积 最 大 ，微 片状 银 粉 Ｓ Ｆ － ０ ３的 比表 面
积介于 Ｃ Ｓ Ｐ － Ｏ １与 Ｆ Ｐ 一 ０ ４之 间 ，并 且 片状 化程 度越