晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备与性能研究

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本文主要研究了晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法,从性能更高、成本更低的角度改善玻璃粉配方,制备了 Pb-Te-Si-B体系玻璃粉,且通过加入磷酸锌的方式引入P提高该玻璃粉性能,并将玻璃粉成功用于晶体硅太阳能电池正面电极浆料的制备。首先采用高温熔融水淬的方法制备玻璃粉,通过两两对比的方式调节玻璃粉各组分的最优含量,又以磷酸锌调控P含量制备出性能较高的玻璃粉。其次对玻璃粉球磨工艺进行了研究与改良,采用正交实验法确定各因素对球磨效果的影响,并通过分级球磨的方式制备出了粒径均匀且较细的玻璃粉末。然后将制备出的玻璃粉与有机载体混合印刷到硅片上,通过对玻璃浆-硅片的表面形貌及截面蚀刻性能的研究优选出有代表性的玻璃粉。最后将优选玻璃粉、银粉和有机载体混合制成银浆,通过印刷、烧结制成晶体硅太阳能电池正面电极,探究了烧结峰值温度与烧结时间对银浆烧结膜及电池片性能的影响,确定了最优烧结工艺,并最终优选出性能最好的玻璃粉。研究结果如下:(1)通过两两对比的方式研究了 Pb-Te-Si-B体系玻璃粉,发现随着Ti02、B203、ZnO比重的加大及Li/Na含量比的增加,玻璃粉的Tg均呈现出了逐渐增大的趋势。随着Pb/Te摩尔比的增加,玻璃粉Tg也呈现出逐渐增大的趋势,且在Pb/Te=1.5时Tg增长率达到最大,随后增长率增加较为缓慢。加入磷酸锌可有效调控玻璃粉的性能,且随着P含量的增加逐渐发挥了 P改变玻璃粉网络结构的作用,玻璃粉Tg就有了明显的增加。(2)通过正交试验探究各个球磨因素对球磨效果的影响,并对球料比、球级配、球磨时间、球磨转速、固液比等条件进行了优化。采用分级球磨的方式对玻璃粉进行球磨,最佳球磨工艺条件为:过100目筛网玻璃粉的一次球磨工艺为球料比2.5:1、球级配2:1:1、转速300r/min、固液比1:0.8、球磨时间4h、超声0.5h、静置2h;二次球磨工艺条件为球料比3.5:1、球级配1:1:1、转速400r/min、固液比1:0.8、球磨时间3h、超声0.5h、静置4h,最终可得到满足要求且粒径较为均匀的玻璃粉,满足太阳能电池片印刷要求。(3)通过对玻璃浆性能的研究,挑选出具有代表性且性能较好的玻璃粉,与银粉、有机载体混合制备出正面银浆,经印刷、烧结制成晶体硅太阳能电池正面电极。研究了烧结峰值温度及烧结时间对银浆烧结膜性能及电池片电性能的影响,确定了晶体硅太阳能电池片的最佳烧结工艺为:烧结峰值温度970℃,烧结时间130s。对比了不同Tg玻璃粉制备的正面电极浆料的性能,对于Pb-Te-Si-B体系玻璃粉,P含量为4.5%时玻璃粉性能最好,制备的多晶硅太阳能电池片串联电阻为O.O11Ω,光电转换效率最高达到18.56%,此时的玻璃粉玻璃化转变温度最优,其配方为:PbO-45.17%、TeO2-21.53%、SiO2-8.2%、B2O3-7.8%、Li2O-0.4%、Na2O-0.2%、P2Os-4.5%、ZnO-8.3%、TiO2-2%、V2O5-1.9%。
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