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晶硅太陽電池用正面銀漿技術研究

2020-6-18  閱讀(533)

PARTⅠ:正面銀漿介紹

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

②正面銀漿的質(zhì)量直接影響太陽能電池的串聯(lián)電阻和電池光電轉(zhuǎn)換效率

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

 

PART Ⅱ:實驗內(nèi)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(yōu)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(huán)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(shù)根據(jù)銀漿的應力掃描測試結(jié)果而定。

 

拉力性能表征

絲網(wǎng)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(qū)燒結(jié)爐燒結(jié);利用博格電池測試儀測試電池片電性能。

 

PART Ⅳ :結(jié)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(xiàn)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zui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zui大,流動性差;P2的屈服應力靠近50Pa,屈服應力zui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(wǎng)孔,大部分銀漿則平行于網(wǎng)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,適合銀漿絲網(wǎng)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(xiàn)出較好的靜置穩(wěn)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zui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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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P3一階段黏度較大,第二階段黏度較小,第三階段恢復到一定的黏度,并且持續(xù)增長,第五階段的黏度與第三階段相同并且有持續(xù)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(yōu)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(jié)致密性來增強拉力。

 

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從測試數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)品性能對比

 

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PART Ⅴ:結(jié)論

通過銀漿流變性能測試分析、銀漿拉力優(yōu)化研究,改進了正面銀漿的流變性能和拉力數(shù)據(jù)。

所開發(fā)的正面銀漿產(chǎn)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(chǎn)品性能上有一定的市場競爭力,可*替代進口產(chǎn)品,目前已批量銷售。



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