年产10吨P型晶体硅太阳能电池背场导电浆料的设计文献综述

 2023-10-31 11:05:01

文献综述

(一)课题研究的现状及发展趋势

太阳能作为一种可取之不尽,用之不竭的再生的清洁能源,使用过程中产生的环境污染微乎其微。太阳能作为一种新型清洁可再生能源,经过几十年的发展,现在人们更加希望如何将太阳能电池运用在汽车,建筑上面并给予研究,以减少对石油,电力的依赖。随着太阳能电池研发取得的累累硕果,太阳能电池已经基本步入产业化应用阶段。目前市场上太阳能电池材料主要为硅系太阳能电池,包含晶体硅、多晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池、硅基薄膜太阳能电池等;还有一部分是非硅系太阳能电池,如多元化合物太阳能电池、功能高分子材料太阳能电池、纳米晶太阳能电池等。

在有光照(无论是太阳光,还是其它发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷积 累,即 产 生“光 生 电 压”,这就是“光 生 伏 特 效 应”。在光生伏特效应作用下,太阳能电池两端产生电动势,将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。其原材料有:a) 电池片。采用高效率(16.5%以上)的单晶硅太阳能片封装,保证太阳能电池板发电功率充足;b) 玻璃。采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃),厚度3.2 mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320 nm~1100 nm)透光率达91%以上,对大于1200 nm 的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线辐射而透光率不下降;c) EVA。采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为 0.78 mm 的优质 EVA 膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT 之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力;d) TPT。太阳电池背面覆盖物-氟塑料膜为白色,具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求,对阳光起反射作用,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,有利于提高组件的效率;e) 边框。采用的铝合金边框具有高强度、抗机械冲击能力强的特点。也是太阳能发电中价值最高的部分。

正面电极作为太阳能电池的重要组成部分,主要起收集电流的作用,同时对电池的受光面积和串联电阻有决定性的影响,因此,正面电极是影响太阳能电池转换效率的重要因素之一。目正极材料使用的银导电浆料由银粉、玻璃粉和有机载体 (主要为树脂和有机溶剂等)以及适量添加剂组成。目前市场上太阳能电池银浆基本上被美国DU-POND、韩国SAMSUNG和德国 HERAEUS这三家公司垄断,另外知名的企业还有上海住矿,上海大洲、贵研铂业等。

由于国产银导电浆料在导电性能以及浆料稳定性方面与进口的存在差距,使得电子浆料仍旧依赖于进口,这在很大程度上降低了国内企业生产太阳能电池的市场效益。如何生产具有良好稳定性的电子浆料成为国内企业生产银导电浆料的首要问题。

提高电池效率与降低成本是相互矛盾的, 增加效率需要使用银含量更高的产品, 这样成本就会增加。而有时也可实现两方面的统一,比如,就正面银电极而言,目前大部分厂家在向细线密栅的方向发展,这样其一可增加受光面积,提高电流的收集,从而提高效率,其二可减少浆料的用量。要做到这一点,还有赖于浆料的改进和网版的配合。2010年栅线做到70mu;m,而且还经常有虚印、结点等问题,现在通过选择合适的网版材料,栅线的设计线宽可以做到45mu;m。这样一来网版的成本增加了,细线密栅在保证效率、提高效率的同时很大程度地减少了浆料的用量, 综合性价比还是很高的。目前不少浆料企业推出了低含银量的背银浆料产品,银含量从过去的70 %降 低到60 %以下。银含量的下降大大地降低了浆料的价格,同时也使得单个电池片的浆料用量有所下降。

浆料的另一个研发方向是开发出适合高方阻电池片的浆料。 由于掺杂很轻的硅表面电导率低, 形成良好的欧姆接触很困难,加之结深太浅以及结深的差异性使得烧穿p-n结、降低并联电阻的概率大大提高。所以应用于高方阻、低表面浓度扩散电池的浆料需能减少Ag/Si界面载子复合, 细线印刷能力好,焊接性能可靠,接触电阻和填充因子优异, 导线电阻低量产性能好、 特性稳定, 提升效率的同时降低成本。这方面杜邦 PV17x 可提升0.5 %的电池效率,杜邦PV18x系列相较于PV17x系列更优,能进一步提升光伏电池的效率。配合二次印刷的需求,研制第二代浆料。第2代浆料包括两种类型,其中与硅片接触的第一层采用玻璃料含量较高、 接触性好的浆料,来最大限度地降低栅线的接触电阻值;而第二层釆用银量较高,导电性较好的浆料,主要增加栅线的导电性,这样会更有利于电流的收集,以此来提高电池的短路电流值。

1.1 正面银导电浆料的组成

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