文献综述
(一)课题研究的现状及发展趋势
1、太阳能电池的概述
太阳能是一种可再生的清洁能源,其取之不尽、用之不竭,在使用过程中对环境几乎不产生污染。太阳能作为一种新型清洁能源,经过40多年的发展,现在更多的研究致力于如何将太阳能建筑、太阳能汽车、太阳能电池等应用到人们的现实生活中,以减轻对传统能源的依赖[1]。随着太阳能电池研发的不断深入,其已经基本进入产业化应用阶段。目前,市场上太阳能电池材料以硅系太阳能电池为主,包含晶体硅、多晶硅和硅基薄膜太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池等[2.3];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、纳米晶太阳能电池、功能高分子材料太阳能电池等[4]。
正面电极作为太阳能电池的重要组成部分,其主要作用是收集电流,同时电极印刷在电池的受光面,因此正面电极的印刷面积对其有巨大的影响,另外印刷电极的质量对电阻率也有较大的影响,进而影响电池发电的有效利用。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。目前正面电极材料使用的主要是银导电浆料,由球形银粉、玻璃烙体和有机载体(主要为树脂和有机溶剂等)以及适量添加剂组成[5]。
1.1导电浆料的研究现状
单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池。其中使用的电极材料也得到了较多的研究。通常,太阳能电池电极材料被分成上层电极和下电极(或背电极),上电极印在电池片的光照面上,目前主要使用银导电浆料用作上电极材料,上电极对太阳能电池的电性能具有非常重要的影响。具有优异性能的上电极材料应具有以下特性; (1)较低的遮光面积,使硅电池的向阳面可以最大限度地接收太阳光,并增加太阳能电池的输入功率; (2)上电极与电池材料形成良好的欧姆接触,能改善电池中的电流输出,提高了电池的转换效率; (3)上电极应具有较高的致密度并降低电极栅线电阻,利于提高电池转换效率; (4)烧结完成的电极材料和硅基片材的附着力应符合要求,较高的附着力有利于电池的包装并提高电池的使用寿命。
目前,太阳能电池的背电极主要使用铅浆和背银浆料。将铝浆印刷在硅的表面上,在烧结炉中,在一定温度下烧结,并使铝原子和硅原子相互扩散以形成铝背场。通常,太阳能电池对铝浆的要求如下:(1)形成铝背P-P 结,并提高开路电压,提高转换效率; (2)可与硅电池形成铝-硅合金,并对硅片进行有效的吸杂,提高效率; (3)可与硅形成牢固的力学接触,提高导电性和使用值; (4)具有优异的导电性。
与正面银浆一样,晶体珪太阳能电池背面的银浆印在电池的背面。形成金属电极。背面银浆技术上比正面银浆更难,背面银浆需要具有良好的物理性能,更高的膜层致密度,以提高光电转换效率和牢固的焊接能力。
目前,电子浆料的研究和生产主要集中在美国,日本,德国等少数国家。这些国家生产的电子浆料几乎垄断了高端市场。
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