晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料和钝化膜制备方法
晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料和钝化膜制备方法
【专利说明】晶枯太阳能电池表面纯化用氧化锅浆料和纯化膜制备方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明设及太阳能电池生产制造领域，特别是设及一种晶娃太阳能电池表面纯化 用氧化侣浆料和纯化膜制备方法。
【背景技术】
[0003] 晶体娃太阳能电池是一种把光能直接转换成电能的半导体器件。光电转换效率是 光伏晶娃太阳能电池最重要的参数，也是影响光伏发电成本最核屯、的因子。对于高效电池 而言，P邸C电池技术已经在各大电池厂商推广，PERC单晶娃电池效率可达到20.5%。综合来 看，PERC电池在各类高效晶娃电池中结构最简单，潜在成本最低，与现有电池生产线兼容性 高，易于改造旧产线，所WPERC电池成为了近几年高效电池开发的热点。在中国大陆、台湾 地区及海外等多家太阳能厂商已经实现了PERC电池的产业化。目前中国大陆地区前几大电 池生产厂商均宣称阳RC电池已经开始量产，并且在未来五年PERC电池的占比将达到30%W 上。
[0004] 纯化发射极背接触(P邸C)电池技术的核屯、是Ah〇3纯化层的制备，而目前市场上制 备Ah〇3的方法主要是利用大型设备分解Ξ甲基侣（TMA)、沉积Ah〇3薄膜的方法，其中包括 ALD原子层沉积方法、PECVD等离子增强气相沉积方法、瓣射法、APCVD常压化学气相沉积法。 运些设备沉积的方法大都存在W下缺陷：1、设备成本高；2、开机率较低；3、维护保养费用 高;4、沉积气体Ξ甲基侣易燃易爆，危险性大；5、生产成本高。PERC电池技术之所W已经产 业化，但还没有全部推广，很大程度上在于Ah〇3纯化层沉积设备的W上缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化 侣浆料和纯化膜制备方法。
[0006] 本发明的技术方案为:一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计， 该浆料包括W下组分:氧化侣溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和 流平剂0.1-0.3份。
[0007] 所述络合剂为乙酷乙酸乙醋、乙二胺、乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。
[0008] 所述交联剂为酪醒树脂、环氧树脂、脈醒树脂、聚氨醋中的一种或多种的混合物。
[0009] 所述增稠剂为乙基纤维素或甲基纤维素。
[0010] 所述流平剂为丙締酸醋类、有机娃类中的一种或多种的混合物。
[0011] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制11阳+]:11^13+]=0.1~0.3:1，控制?壯3~5,80~95°(3水浴6~2地，机 械揽拌得到透明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、巧樣酸、甲酸、乙酸、丙 酸中的一种或多种的混合酸。
[0012] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η证]:n[Al3+]=〇.l~0.3:1，控制?护3~5,90~120°(3水热12~4她，得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、巧樣酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种或 多种的混合酸。
[0013] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物；其中侣盐和氨水的摩尔比为η[Α1 3?:η[Ν出?出0] = 1:5~ 15,侣盐与中性表面活性剂的摩尔比为5~10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成 氧化侣沉淀，ΡΗ控制在9~10,水浴溫度控制在70~90°C;( 3)将氧化侣沉淀陈化1~化，过 滤，水洗去除阴离子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0014] -种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料制备纯化膜的方法，该纯化膜的制备 方法如下:通过丝网印刷将该氧化侣溶胶涂布于基材上，并形成一预定图案的涂层，然后进 行于160-180°C干燥10分钟，接着于560-600°C的溫度下烧结该涂层，于该基材上形成一具 有该预定图案的纯化层。
[0015] 有益效果:本发明的产品为高效氧化侣背纯化浆料，适用于PERC电池技术的Al2〇3 背面纯化层的制备，可生产出效率高于20.5%的晶娃电池产品，可采用丝网印刷的方式生 产，工艺过程简单，取代了大型沉积设备，易于大规模生产，不存在大型设备沉积的缺陷，各 步骤使用实验室设备即可完成全部制备过程;在电池片背部制备氧化侣纯化膜增强了电池 对长波光的吸收，降低了电池背表面的复合，大大提升了太阳能电池的转化效率。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶65份、络合剂10份、交联剂3份、增稠剂1份和流平剂0.1份。所述络合剂为乙二胺。所 述交联剂为聚氨醋。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0017] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳? : n[Al3+]=0.1:1，控制PH=3~5,95°C水浴化，机械揽拌得到透明 氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸。
[0018] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[N曲?此0] = 1:5,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在70°C; (3)将氧化侣沉淀陈化化，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0019] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0020] 实施例2 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶68份、络合剂12份、交联剂4份、增稠剂2份和流平剂0.2份。所述络合剂为乙酷乙酸乙 醋。所述交联剂为脈醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为Ξ聚氯胺甲醒树脂。
[0021] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳+]: n[Al3+]=0.2:1，控制PH=3~5，80°C水浴12h，机械揽拌得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为巧樣酸。
[0022] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[畑3 ·出0]=1:10,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为8:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在90°C; (3)将氧化侣沉淀陈化2h，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0023] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0024] 实施例3 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶70份、络合剂13份、交联剂5份、增稠剂3份和流平剂0.3份。所述络合剂为乙二胺四乙 酸。所述交联剂为脈醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0025] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳?: η[Α13?=0.3:1，控制PH=3~5,85°C水浴2地，机械揽拌得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为甲酸。
[0026] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al3+]:n[畑3 ·出0]=1:15,侣 盐与中性表面活性 剂的摩尔比为10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在80°C; (3)将氧化侣沉淀陈化祉，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0027]制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于170°C干燥10分钟，接着于 580°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[002引 实施例4 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶67份、络合剂11份、交联剂4份、增稠剂2份和流平剂0.1份。所述络合剂为乙二胺。所 述交联剂为环氧树脂，所述增稠剂为甲基纤维素。所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
[0029] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η证]:η[A13+ ] =0.1:1，控制PH=3~5，90~120°C水热4她，得到透明氧化侣 溶胶;其中酸性胶溶剂为高氯酸。
[0030] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[N曲?此0] = 1:5,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在90°C; (3)将氧化侣沉淀陈化2h，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0031] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 600°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0032] 实施例5 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶69份、络合剂13份、交联剂3份、增稠剂2份和流平剂0.3份。所述络合剂为乙酷乙酸乙 醋。所述交联剂为酪醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0033] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η阳?: n[AP]=0.3:l，控制PH=3~5,90~120°C水热12h，得到透明氧化侣 溶胶;其中酸性胶溶剂为丙酸。
[0034] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[畑3 ·出0]=1:15,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在70°C; (3)将氧化侣沉淀陈化祉，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0035] 制备纯化膜:利用丝网印刷机Baccini，将该氧化侣浆料采用280目网版印刷于厚 度180WI1的P型娃娃片上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于 160°C干燥10分钟，接着于560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预 定图案的纯化层，经氮氨混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银 浆等完成电池的制作，并测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面 剥离强度和电池转化效率，将结果记录于表1。
[0036] 电池背面剥离强度按照GB/T 17473.4-2008检测，具体方法如下：将电池按"玻璃+ EVA+电池+EVA+背板"的顺序进行敷设，并将高溫布分别放置于玻璃底部与背板上部，保证 玻璃、背板和层压设备不直接接触，按正常层压工艺参数进行层压，层压完成后取出样品冷 却，用美工刀、钢直尺将样品背板划出数条1cm宽的长条状，进行拉力测试。
[0037] 电池转化效率按照GB/T6495-1996检测。
[0038] 纯化层材料成膜性测定，成膜性判断标准如下：W百格刮刀刮于所形成的氧化侣 层表面，随后W3M胶带贴紧氧化侣层表面，并W垂直于氧化侣层的角度撕起，观察氧化侣层 剥落的格数，若残留格数大于90格，表示成膜性良好，标记为「〇」，若残留格数为70格 至90格，表示成膜性尚可，标记为「Δ」，若残留格数小于70格，表示成膜性差，标记为「 X」。
[0039] 可图案化测试，可图案化判断标准如下：网版图案，其线宽为0.2mm，线距为 1.8mm进行丝网印刷，方法如实施例所述，并利用晶相显微镜，于在线的上、中、下各取一个 位置检测，取其平均值。若所测线宽误差少于平均值的5%，标记为「〇」，若所测线宽误差 超过平均值的5%，标记为「X」。
[0040] 表 1
【主权项】
1. 一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:按重量份计，该浆料包括 以下组分:氧化铝溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和流平剂0.Ιο.3份。2. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述络合剂为乙酰乙酸乙酯、乙二胺、乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。3. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述交联剂为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、聚氨酯中的一种或多种的混合物。4. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述增稠剂为乙基纤维素或甲基纤维素。5. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述流平剂为丙烯酸酯类、有机硅类中的一种或多种的混合物。6. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述氧化铝溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下:将氧化铝前驱体中加入酸性胶溶剂溶 液，控制n[H+]:η[Α13+]=0.1~0.3:1，控制ΡΗ=3~5,80~95°C水浴6~24h，机械搅拌得到 透明氧化铝溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种 或多种的混合酸。7. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述氧化铝溶胶由水热法制得，其制备方法如下:将氧化铝前驱体中加入酸性胶溶剂溶液，控 制η[Η+]:η[Α13+]=0·1~0.3:1，控制？!1=3~5,90~120°(3水热12~4811，得到透明氧化铝溶 胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种或多种的混合 酸。8. 根据权利要求6或7所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在 于:所述氧化铝前驱体由以下方法制得，其制备方法包括以下步骤：（1)将铝盐与水混合，充 分溶解后，得到铝盐溶液，然后将铝盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液中，所 述铝盐为氯化铝、硝酸铝、氯化铝水合物、硝酸铝水合物中的一种或多种的混合物;所述中 性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚、聚乙二醇衍生物、聚乙烯醇衍生物、聚醚衍生物 中的一种或多种的混合物;其中铝盐和氨水的摩尔比为η[Α13+]:η[ΝΗ3 ·Η20]=1:5~15,铝 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5~10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴搅拌，生成氧化 铝沉淀，ΡΗ控制在9~10,水浴温度控制在70~90°C; (3)将氧化铝沉淀陈化1~3h，过滤，水 洗去除阴离子，得到中性的氧化铝前驱体。9. 一种权利要求1所述的晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料制备钝化膜的方法， 其特征在于钝化膜的制备方法如下:通过丝网印刷将该氧化铝溶胶涂布于基材上，并形成 一预定图案的涂层，然后进行于160-180°C干燥10分钟，接着于560-600°C的温度下烧结该 涂层，于该基材上形成一具有该预定图案的钝化层。
【专利摘要】本发明公开了一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料和钝化膜制备方法，按重量份计，该浆料包括以下组分：氧化铝溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和流平剂0.1-0.3份。通过丝网印刷将该氧化铝溶胶涂布于基材上，并形成一预定图案的涂层，然后干燥，接着烧结该涂层，于该基材上形成一具有该预定图案的钝化层。本发明的工艺过程简单，各步骤使用实验室设备即可完成全部制备过程，在电池片背部制备氧化铝钝化膜增强了电池对长波光的吸收，降低了电池背表面的复合，提升了太阳能电池效率。
【IPC分类】H01L31/0236, H01L31/18
【公开号】CN105489670
【申请号】CN201510852238
【发明人】何晨旭
【申请人】何晨旭, 宿迁嵘锦信息科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月30日
【专利说明】晶枯太阳能电池表面纯化用氧化锅浆料和纯化膜制备方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明设及太阳能电池生产制造领域，特别是设及一种晶娃太阳能电池表面纯化 用氧化侣浆料和纯化膜制备方法。
【背景技术】
[0003] 晶体娃太阳能电池是一种把光能直接转换成电能的半导体器件。光电转换效率是 光伏晶娃太阳能电池最重要的参数，也是影响光伏发电成本最核屯、的因子。对于高效电池 而言，P邸C电池技术已经在各大电池厂商推广，PERC单晶娃电池效率可达到20.5%。综合来 看，PERC电池在各类高效晶娃电池中结构最简单，潜在成本最低，与现有电池生产线兼容性 高，易于改造旧产线，所WPERC电池成为了近几年高效电池开发的热点。在中国大陆、台湾 地区及海外等多家太阳能厂商已经实现了PERC电池的产业化。目前中国大陆地区前几大电 池生产厂商均宣称阳RC电池已经开始量产，并且在未来五年PERC电池的占比将达到30%W 上。
[0004] 纯化发射极背接触(P邸C)电池技术的核屯、是Ah〇3纯化层的制备，而目前市场上制 备Ah〇3的方法主要是利用大型设备分解Ξ甲基侣（TMA)、沉积Ah〇3薄膜的方法，其中包括 ALD原子层沉积方法、PECVD等离子增强气相沉积方法、瓣射法、APCVD常压化学气相沉积法。 运些设备沉积的方法大都存在W下缺陷：1、设备成本高；2、开机率较低；3、维护保养费用 高;4、沉积气体Ξ甲基侣易燃易爆，危险性大；5、生产成本高。PERC电池技术之所W已经产 业化，但还没有全部推广，很大程度上在于Ah〇3纯化层沉积设备的W上缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化 侣浆料和纯化膜制备方法。
[0006] 本发明的技术方案为:一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计， 该浆料包括W下组分:氧化侣溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和 流平剂0.1-0.3份。
[0007] 所述络合剂为乙酷乙酸乙醋、乙二胺、乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。
[0008] 所述交联剂为酪醒树脂、环氧树脂、脈醒树脂、聚氨醋中的一种或多种的混合物。
[0009] 所述增稠剂为乙基纤维素或甲基纤维素。
[0010] 所述流平剂为丙締酸醋类、有机娃类中的一种或多种的混合物。
[0011] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制11阳+]:11^13+]=0.1~0.3:1，控制?壯3~5,80~95°(3水浴6~2地，机 械揽拌得到透明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、巧樣酸、甲酸、乙酸、丙 酸中的一种或多种的混合酸。
[0012] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η证]:n[Al3+]=〇.l~0.3:1，控制?护3~5,90~120°(3水热12~4她，得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、巧樣酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种或 多种的混合酸。
[0013] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物；其中侣盐和氨水的摩尔比为η[Α1 3?:η[Ν出?出0] = 1:5~ 15,侣盐与中性表面活性剂的摩尔比为5~10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成 氧化侣沉淀，ΡΗ控制在9~10,水浴溫度控制在70~90°C;( 3)将氧化侣沉淀陈化1~化，过 滤，水洗去除阴离子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0014] -种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料制备纯化膜的方法，该纯化膜的制备 方法如下:通过丝网印刷将该氧化侣溶胶涂布于基材上，并形成一预定图案的涂层，然后进 行于160-180°C干燥10分钟，接着于560-600°C的溫度下烧结该涂层，于该基材上形成一具 有该预定图案的纯化层。
[0015] 有益效果:本发明的产品为高效氧化侣背纯化浆料，适用于PERC电池技术的Al2〇3 背面纯化层的制备，可生产出效率高于20.5%的晶娃电池产品，可采用丝网印刷的方式生 产，工艺过程简单，取代了大型沉积设备，易于大规模生产，不存在大型设备沉积的缺陷，各 步骤使用实验室设备即可完成全部制备过程;在电池片背部制备氧化侣纯化膜增强了电池 对长波光的吸收，降低了电池背表面的复合，大大提升了太阳能电池的转化效率。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶65份、络合剂10份、交联剂3份、增稠剂1份和流平剂0.1份。所述络合剂为乙二胺。所 述交联剂为聚氨醋。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0017] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳? : n[Al3+]=0.1:1，控制PH=3~5,95°C水浴化，机械揽拌得到透明 氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸。
[0018] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[N曲?此0] = 1:5,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在70°C; (3)将氧化侣沉淀陈化化，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0019] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0020] 实施例2 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶68份、络合剂12份、交联剂4份、增稠剂2份和流平剂0.2份。所述络合剂为乙酷乙酸乙 醋。所述交联剂为脈醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为Ξ聚氯胺甲醒树脂。
[0021] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳+]: n[Al3+]=0.2:1，控制PH=3~5，80°C水浴12h，机械揽拌得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为巧樣酸。
[0022] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[畑3 ·出0]=1:10,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为8:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在90°C; (3)将氧化侣沉淀陈化2h，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0023] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0024] 实施例3 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶70份、络合剂13份、交联剂5份、增稠剂3份和流平剂0.3份。所述络合剂为乙二胺四乙 酸。所述交联剂为脈醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0025] 所述氧化侣溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸 性胶溶剂溶液，控制η阳?: η[Α13?=0.3:1，控制PH=3~5,85°C水浴2地，机械揽拌得到透 明氧化侣溶胶;其中酸性胶溶剂为甲酸。
[0026] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al3+]:n[畑3 ·出0]=1:15,侣 盐与中性表面活性 剂的摩尔比为10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在80°C; (3)将氧化侣沉淀陈化祉，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0027]制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于170°C干燥10分钟，接着于 580°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[002引 实施例4 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶67份、络合剂11份、交联剂4份、增稠剂2份和流平剂0.1份。所述络合剂为乙二胺。所 述交联剂为环氧树脂，所述增稠剂为甲基纤维素。所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
[0029] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η证]:η[A13+ ] =0.1:1，控制PH=3~5，90~120°C水热4她，得到透明氧化侣 溶胶;其中酸性胶溶剂为高氯酸。
[0030] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[N曲?此0] = 1:5,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在90°C; (3)将氧化侣沉淀陈化2h，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0031] 制备纯化膜:通过丝网印刷将该氧化侣浆料印刷于厚度18化m的P型娃娃片 上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于180°C干燥10分钟，接着于 600°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预定图案的纯化层，经氮氨 混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银浆等完成电池的制作，并 测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面剥离强度和电池转化效 率，将结果记录于表1。
[0032] 实施例5 一种晶娃太阳能电池表面纯化用氧化侣浆料，按重量份计，该浆料包括W下组分:氧化 侣溶胶69份、络合剂13份、交联剂3份、增稠剂2份和流平剂0.3份。所述络合剂为乙酷乙酸乙 醋。所述交联剂为酪醒树脂。所述增稠剂为乙基纤维素。所述流平剂为丙締酸醋树脂。
[0033] 所述氧化侣溶胶由水热法制得，其制备方法如下：将氧化侣前驱体中加入酸性胶 溶剂溶液，控制η阳?: n[AP]=0.3:l，控制PH=3~5,90~120°C水热12h，得到透明氧化侣 溶胶;其中酸性胶溶剂为丙酸。
[0034] 所述氧化侣前驱体由W下方法制得，其制备方法包括W下步骤：（1)将侣盐与水混 合，充分溶解后，得到侣盐溶液，然后将侣盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液 中，所述侣盐为氯化侣、硝酸侣、氯化侣水合物、硝酸侣水合物中的一种或多种的混合物;所 述中性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙締醇、聚酸、聚乙二醇衍生物、聚乙締醇衍生物、聚酸衍 生物中的一种或多种的混合物;其中侣盐和氨水的摩尔比为n[Al 3+]:n[畑3 ·出0]=1:15,侣 盐与中性表面活性剂的摩尔比为10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴揽拌，生成氧化侣沉 淀，PH控制在9~10,水浴溫度控制在70°C; (3)将氧化侣沉淀陈化祉，过滤，水洗去除阴离 子，得到中性的氧化侣前驱体。
[0035] 制备纯化膜:利用丝网印刷机Baccini，将该氧化侣浆料采用280目网版印刷于厚 度180WI1的P型娃娃片上，并形成一预定图案的涂层，然后进行用红外线热风干燥炉于 160°C干燥10分钟，接着于560°C的溫度下烧结该涂层，于P型娃娃片表面形成一具有该预 定图案的纯化层，经氮氨混合气体环境下退火后，完成复合材料的制作，最后印刷侣浆、银 浆等完成电池的制作，并测定复合材料的氧化侣纯化层的成膜性、可图案化效果、电池背面 剥离强度和电池转化效率，将结果记录于表1。
[0036] 电池背面剥离强度按照GB/T 17473.4-2008检测，具体方法如下：将电池按"玻璃+ EVA+电池+EVA+背板"的顺序进行敷设，并将高溫布分别放置于玻璃底部与背板上部，保证 玻璃、背板和层压设备不直接接触，按正常层压工艺参数进行层压，层压完成后取出样品冷 却，用美工刀、钢直尺将样品背板划出数条1cm宽的长条状，进行拉力测试。
[0037] 电池转化效率按照GB/T6495-1996检测。
[0038] 纯化层材料成膜性测定，成膜性判断标准如下：W百格刮刀刮于所形成的氧化侣 层表面，随后W3M胶带贴紧氧化侣层表面，并W垂直于氧化侣层的角度撕起，观察氧化侣层 剥落的格数，若残留格数大于90格，表示成膜性良好，标记为「〇」，若残留格数为70格 至90格，表示成膜性尚可，标记为「Δ」，若残留格数小于70格，表示成膜性差，标记为「 X」。
[0039] 可图案化测试，可图案化判断标准如下：网版图案，其线宽为0.2mm，线距为 1.8mm进行丝网印刷，方法如实施例所述，并利用晶相显微镜，于在线的上、中、下各取一个 位置检测，取其平均值。若所测线宽误差少于平均值的5%，标记为「〇」，若所测线宽误差 超过平均值的5%，标记为「X」。
[0040] 表 1
【主权项】
1. 一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:按重量份计，该浆料包括 以下组分:氧化铝溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和流平剂0.Ιο.3份。2. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述络合剂为乙酰乙酸乙酯、乙二胺、乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。3. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述交联剂为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、聚氨酯中的一种或多种的混合物。4. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述增稠剂为乙基纤维素或甲基纤维素。5. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述流平剂为丙烯酸酯类、有机硅类中的一种或多种的混合物。6. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述氧化铝溶胶由溶胶凝胶法制得，其制备方法如下:将氧化铝前驱体中加入酸性胶溶剂溶 液，控制n[H+]:η[Α13+]=0.1~0.3:1，控制ΡΗ=3~5,80~95°C水浴6~24h，机械搅拌得到 透明氧化铝溶胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种 或多种的混合酸。7. 根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在于:所 述氧化铝溶胶由水热法制得，其制备方法如下:将氧化铝前驱体中加入酸性胶溶剂溶液，控 制η[Η+]:η[Α13+]=0·1~0.3:1，控制？!1=3~5,90~120°(3水热12~4811，得到透明氧化铝溶 胶;其中酸性胶溶剂为盐酸、硝酸、高氯酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一种或多种的混合 酸。8. 根据权利要求6或7所述的一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料，其特征在 于:所述氧化铝前驱体由以下方法制得，其制备方法包括以下步骤：（1)将铝盐与水混合，充 分溶解后，得到铝盐溶液，然后将铝盐溶液与中性表面活性剂混合，滴加入氨水溶液中，所 述铝盐为氯化铝、硝酸铝、氯化铝水合物、硝酸铝水合物中的一种或多种的混合物;所述中 性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚、聚乙二醇衍生物、聚乙烯醇衍生物、聚醚衍生物 中的一种或多种的混合物;其中铝盐和氨水的摩尔比为η[Α13+]:η[ΝΗ3 ·Η20]=1:5~15,铝 盐与中性表面活性剂的摩尔比为5~10:1; (2)滴加的过程中不断进行水浴搅拌，生成氧化 铝沉淀，ΡΗ控制在9~10,水浴温度控制在70~90°C; (3)将氧化铝沉淀陈化1~3h，过滤，水 洗去除阴离子，得到中性的氧化铝前驱体。9. 一种权利要求1所述的晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料制备钝化膜的方法， 其特征在于钝化膜的制备方法如下:通过丝网印刷将该氧化铝溶胶涂布于基材上，并形成 一预定图案的涂层，然后进行于160-180°C干燥10分钟，接着于560-600°C的温度下烧结该 涂层，于该基材上形成一具有该预定图案的钝化层。
【专利摘要】本发明公开了一种晶硅太阳能电池表面钝化用氧化铝浆料和钝化膜制备方法，按重量份计，该浆料包括以下组分：氧化铝溶胶65-70份、络合剂10-13份、交联剂3-5份、增稠剂1-3份和流平剂0.1-0.3份。通过丝网印刷将该氧化铝溶胶涂布于基材上，并形成一预定图案的涂层，然后干燥，接着烧结该涂层，于该基材上形成一具有该预定图案的钝化层。本发明的工艺过程简单，各步骤使用实验室设备即可完成全部制备过程，在电池片背部制备氧化铝钝化膜增强了电池对长波光的吸收，降低了电池背表面的复合，提升了太阳能电池效率。
【IPC分类】H01L31/0236, H01L31/18
【公开号】CN105489670
【申请号】CN201510852238
【发明人】何晨旭
【申请人】何晨旭, 宿迁嵘锦信息科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月30日
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