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晶硅太陽電池用正面銀漿技術研究

  • 發布日期:2020-05-14      瀏覽次數:457
    • PARTⅠ:正面銀漿介紹

      ①正面銀漿通過絲網印刷、低溫烘干、高溫燒結工藝制成太陽能電池電極

      ②正面銀漿的質量直接影響太陽能電池的串聯電阻和電池光電轉換效率

      ③正面銀漿長年由國外品牌產品壟斷,價格高昂,關鍵技術國產化趨勢不可避免

       

      PART Ⅱ:實驗內容設計

      銀漿流變性能測試分析,改進正面銀漿流變性能

      正面銀漿拉力優化測試

      不同廠家銀漿電性能對比分析

       

      PART Ⅲ :實驗測試方法

       

      銀漿樣品制備

      稱一定比例的銀粉、玻璃粉和有機載體,通過攪拌機混合均勻后,置于三輥機上碾壓至刮板細度<10μm后,得到導電漿料。

       

      流變性能表征

      選用馬爾文公司的流變儀KINEXUS LAB+測試正面銀漿的黏度曲線、應力掃描曲線和應力掃描循環曲線,實驗溫度設置為25℃。黏度曲線測試時,剪切速率變化范圍從0.1s-1到10s-1,總測試時間為3min。應力掃描曲線時,應力變化范圍從5Pa到1000Pa,測試頻率為1Hz。銀漿的應力掃描恢復測試的參數根據銀漿的應力掃描測試結果而定。

       

      拉力性能表征

      絲網印刷四主柵156mm x156mm多晶電池片,用鍍錫銅帶在330℃下焊接,采用自動拉力機沿180°測試漿料焊接附著力。

       

      電池片制備與性能表征

      將正面銀漿在自動印刷線印刷在電池片上,所選片源大小為156mm x156mm多晶片;印刷后的電池片用Despatch 9溫區燒結爐燒結;利用博格電池測試儀測試電池片電性能。

       

      PART Ⅳ :結果與分析

       

       

      流變性能測試分析

      測試樣品配方比例

      為測試銀漿流變性能,按下述配方制備了三款正面銀漿。

       

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      銀漿粘度曲線測試

       

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      由左圖看出,3款銀漿的黏度曲線都表現出典型的假塑形流體流變行為。P1在初始以及受到剪切后的黏度始終大;P2的初始黏度雖明顯小于P1與P3,在受到剪切后,黏度下降速度較慢,說明P2觸變性較弱;P3初始黏度與P1接近,在受到剪切后,黏度下降速度明顯快于P1,說明P3的觸變性較強。

       

       

      銀漿應力掃描測試

       

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      由上圖可看出,P1的彈性模量從100Pa剪切應力開始,以一個較慢的速率下降,下降斜率較小,屈服應力在100Pa-200Pa之間,屈服應力大,流動性差;P2的屈服應力靠近50Pa,屈服應力低,并且可能使銀漿在印刷時流動超前于印刷刀的位置,使少部分銀漿過早地透過網孔,大部分銀漿則平行于網版流動,導致下墨量偏輕,不利于銀漿的儲存;P3的屈服應力為80Pa,銀漿絲網印刷。

       

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      由圖可以看出,三款銀漿初始相位角都在10°左右,表現出較好的靜置穩定性;P2與P3在越過屈服應力后,相位角都在70°左右,流動性好,P1的相位角變化速度慢,并且大相位角也不足60°,流動性較差。

       

      銀漿應力掃描恢復測試

       

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      di一階段所施加的應力選擇10Pa,第二階段所施加應力選擇1000Pa,低剪切應力頻率設為5Hz,高剪切應力頻率設為10Hz;

       

      樣品P3di一階段黏度較大,第二階段黏度較小,第三階段恢復到一定的黏度,并且持續增長,第五階段的黏度與第三階段相同并且有持續增長,P3的流變特性具有比P1、P2更好的印刷性。

       

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      銀漿拉力優化研究

       

      測試樣品配方比例

      實驗在P3基礎上,按照下述配方配制了P4 、P5正面銀漿。其中,添加劑1是通過改善漿料與硅片的接觸來增強拉力,添加劑2是通過改善銀漿的燒結致密性來增強拉力。

       

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      從測試數據可以看出添加1#無機添加劑后,拉力從P3的1.3N左右提高到1.5N左右,而添加2#無機添加劑后更是可將拉力提高至1.9N左右。2#無機添加劑在改善漿料拉力上的作用更明顯。

       

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      電池片制備和測試

       

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      從數據可以看出,P4和P5電池效率相比P3略有降低,其中采用P4漿料時,池開壓和短路電流下降明顯,電池效率下降相對更多。采用P5漿料時,電池開壓下降明顯,但短路電流有所提高,電池效率基本與P3持平。

       

      與進口產品性能對比

       

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      PART Ⅴ:結論

      通過銀漿流變性能測試分析、銀漿拉力優化研究,改進了正面銀漿的流變性能和拉力數據。

      所開發的正面銀漿產品制備出的晶硅電池效率已達到或超過采用國外品牌銀漿的水平,在產品性能上有一定的市場競爭力,可完全替代進口產品,目前已批量銷售。

       

       

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