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太阳能电池用导电银浆技术分析

2013-11-1 15:11| 发布者: echo| 查看: 9547| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 一.基本信息 组成:导电相银粉、无机粘结剂玻璃料、有机载体及改善电池性能的微量添加剂组成,其中有机载体包括有机溶剂和有机树脂,它通过丝网印刷或其他喷涂技术将其承印在基底表面,干燥成膜后形成电极。 要 ...
       一.基本信息
       组成:导电相银粉、无机粘结剂玻璃料、有机载体及改善电池性能的微量添加剂组成,其中有机载体包括有机溶剂和有机树脂,它通过丝网印刷或其他喷涂技术将其承印在基底表面,干燥成膜后形成电极。 
       要求:稳定良好的银-硅欧姆接触;高导电率较低成本;良好的焊接性、附着力、印刷性能以及适宜大规模生产的工艺性。与硅片连接牢固,对酸碱、水汽等的侵蚀有一定抵抗力。这些都对光伏电池的效率产生不同程度的影响。
       差别:银浆主要原料的一个成分搭配比率,每个银浆企业都不一样,这个配方是每个企业核心技术秘密之一。另外,因为技术实力与技术路线不一样,有些企业的银浆产品稳定性最优,有些是焊接性最优,有些企业的产品虽然没有突出表现但各方面都比较均衡。
       效果:高性能光伏银浆不仅穿透力强、印刷性能好,能使电池表面的栅线达到更好的高宽比,减少电池表面的遮光面积,还可以降低电池内部串联电阻,减少光生电流的内部功率损耗,有效提高光伏电池的光电转换效率。
       二.材料信息
       1.银微粒的含量:金属银的微粒是导电银浆的主要成份。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。从某种意义上讲,银的含量高,对提高它的导电性是有益的,但当它的含量超过临界体积浓度时,其导电性并不能提高。一般含银量在80~90%(重量比)时,导电量已达最高值,当含量继续增加,电性不再提高,电阻值呈上升趋势;当含量低于60%时,电阻的变化不稳定。在具体应用中,银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值,还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约,如银微粒含量过高,被连结树脂所裹覆的几率低,固化成膜后银导体的粘接力下降,有银粒脱落的危险。故此,银浆中的银的含量在60~70%是适宜的。
       2.银微粒的大小:银微粒的大小与银浆的导电性能有关。在相同的体积下,微粒大,微粒间的接触几率偏低,并留有较大的空间,被非导体的树脂所占据,从而对导体微粒形成阻隔,导电性能下降。反之,细小微粒的接触几率提高,导电性能得到改善。微粒的大小对导电性的影响,从上述情况来看,只是一种相对的关系。由于受加工条件和丝网印刷方式的影响,既要满足微粒顺利通过丝网的网孔,又要符合银微粒加工的条件,能使导电微粒顺利通过网孔,密集地沉积在承印物上,构成饱满的导电图形。
       3.微粒的形状:银微粒的形状与导电性能的关系十分密切。对于形状需要综合考量来选用。在实际烧结中, 炉子温度会产生波动, 因此细颗粒如纳米或者接近于纳米粒度范围的银粒子会熔化。因而, 银粉在一定的粒度范围内, 即在可熔化的粒度范围之上, 有利于电池片的转换效率的提高。
       4.玻璃粉:两个作用。一,腐蚀晶硅,通过腐蚀SiNx,形成导电通道。二,在浆料-发射极界面间作为传输媒介。
       5.粘合剂:粘合剂又称结合剂,是导电银浆中的成膜物质。导电银浆对结合剂树脂的选择,有多方面的考虑。不同结合剂的粘度、凝聚性、附着性、热特性等有较大的差异。导电银浆的制造者对于导电银浆所作用的基材、固化条件、成膜物的理化特性都需要统筹兼顾。
       6.溶剂:导电银浆中的溶剂的作用:a、溶解树脂,使导电微粒在聚合物中充分的分散;b、调整导电浆的粘度及粘度的稳定性;c、决定干燥速度;d、改善基材的表面状态,使浆料与基体有很好的密着性能。导电银浆中的溶剂的溶解度与极性,是选择溶剂的重要参数,这是由于溶剂对印刷适性与基材的结合固化都有较大的影响。此外,溶剂沸点的高低、饱和蒸气压的大小、对人体有无毒性,都是应该考虑的因素。溶剂的沸点与饱和气压对印料的稳定性与操作的持久性关系重大;对加热固化的温度、速率都有决定性的影响。一般都选用高沸点的溶剂,常用的有BCA(丁基溶酐乙酸酯)、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮等。
       7.助剂:导电银浆中的助剂主要是指导电银浆的分散剂、流平剂、金属微粒的防氧剂、稳定剂等。助剂的加入会对导电性能产生不良的影响,只有在权衡利弊的情况下适宜地、选择性地加入。导电银浆按烧结温度不同,分为高温银浆,中温银浆和低温银浆。其中高中温烧结型银浆主要用在太阳能电池,压电陶瓷等方面。低温银浆主要用在薄膜开关及键盘线路上面。
       三.浆料成分对浆料电性能的影响
       当玻璃粉含量不变时,电阻率在一定范围内随着银粉的含量逐渐增加而降低。当银粉含量过大时,电阻率反而升高。因为银粉含量过大,玻璃粉含量不变,即浆料的固体含量过大,有机载体含量过低,那么浆料的黏度过大,流平性差,丝网印刷时,不易形成连续致密的银膜,故电阻率过大。 
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