太阳能电池导电铝浆研究

【摘要】：随着煤、石油等传统能源的日益枯竭和环境污染的加剧，新型清洁能源受到了人们的重视，其中最受瞩目的当属太阳能电池。太阳能电池是可以直接将光转换为电能的装置，且转换过程中不产生任何污染。晶体硅太阳能电池是目前多种太阳能电池中技术最为成熟、光电转换效率最高、应用最为广泛的一种，目前国外单晶硅太阳能电池实验室转换效率最高已达到24.7%，多晶硅太阳能电池达到19.8%。在上述太阳能电池中，导电铝浆被广泛用于背电场形成材料，可以减少光线透射，提高利用率；同时降低光生载流子复合速率，延长其寿命，从而提高电池性能。通过导电铝浆的使用，可以有效降低成本，提高电池效率。因此目前对于晶体硅太阳能电池背电场用导电铝浆的研究也受到人们的重视。 本论文对导电铝浆中的玻璃粘结剂、玻璃粘结剂与铝粉配比进行了比较深入的研究，得到了综合性能较好的导电铝浆配方。在此基础上，又对浆料的电性能提高进行了尝试，也取得了较好的效果。最后对一种碳纳米管氟化改性新方法进行了探索，有望促进其在导电铝浆方面的应用。 对于玻璃粘结剂的研究主要集中在熔炼温度对于浆料可靠性影响方面。通过参考大量文献资料，选用Bi_2O_3、B_2O_3、Al_2O_3、ZnO、SiO_2、P_2O_5、Zn3（PO_4）2·4H_2O为玻璃原料，并按照45：25：2：15：3：4：6比例配比，分别在1000、1050、1100、1150℃四组不同温度下熔炼30min，然后用所得玻璃分别制得铝浆，丝网印刷烧结后通过耐水煮测试检测浆料可靠性，优化出最佳玻璃熔炼温度。并对所得玻璃粉进行DTA和XRD测试，结果表明其为软化温度约500℃的微晶玻璃，符合低熔点无机粘结剂标准。 接下来研究了不同玻璃粘结剂与铝粉比例对于导电铝浆综合性能的影响，得到了导电浆料最佳的配方。在玻璃粘结剂与铝粉总含量保持77%不变条件下，试验了玻璃粘结剂含量分别为5%、3%、2%、1%、0.8%时，导电铝浆的耐水煮性能、附着力、烧结铝膜电阻率等性能。实验发现，导电铝浆的耐水煮性能随着无机粘结剂含量减少而提高，附着力和铝膜电阻随着无机粘结剂含量减少而降低。最终优化出最佳玻璃粘结剂比例为1%。并对最优铝浆烧结膜进行SEM分析，结果表明，铝粉堆积致密，接触良好，铝膜层与晶体硅基层形成了良好的合金层。 在以上成果基础上，研究了低熔点金属粉对导电铝浆电性能影响。所选金属粉为锡粉，添加比例分别为0.3%、0.8%、1.3%。实验结果表明，太阳能电池光电转换效率（Ncell）、短路电流（Isc）和填充因子（FF）随锡粉含量增加先降低后升高；开路电压（Uoc）和等效串联电阻（Rs）先变大后减小；等效并联电阻（Rsh）则随锡粉含量增加而降低。其中锡粉含量为1.3%时，转换效率最高，达到16.34%。 碳纳米管在导电铝浆电性能增强方面有很好的应用前景，但是其具有易团聚、溶解性差等缺点。氟化改性是增强碳纳米管分散性和溶解性的一种有效手段。传统方法以氟气作为氟源，由于氟气具有毒性，导致实验设备复杂，成本昂贵。最后我们探索以聚四氟乙烯为氟源对碳纳米管进行改性研究,取得了较好的效果。 【关键词】：硅太阳能电池 背电场 导电铝浆 玻璃粘结剂 耐水煮性能 光电性能 碳纳米管 氟化改性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4;TG146.21
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 电子浆料的研究概况11-16
• 1.3 电子浆料的分类16-20
• 1.4 导电铝浆研究现状20-25
• 1.5 本课题研究内容及意义25-27
• 2 无铅玻璃的制备及其对铝浆性能的影响27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 玻璃粘结剂配方的确定27-28
• 2.3 实验设备及原料28-30
• 2.4 实验过程30-32
• 2.5 测试结果与分析32-39
• 2.6 本章小结39-41
• 3. 低熔点金属粉对导电铝浆电性能的影响41-51
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验设备及试剂42
• 3.3 实验过程42-45
• 3.4 测试结果及讨论45-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4. 碳纳米管在导电铝浆上应用探索51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 实验设备及试剂51-52
• 4.3 实验过程52
• 4.4 测试结果及讨论52-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5. 总结与展望57-60
• 5.1 全文总结57-58
• 5.2 研究展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 附录 攻读硕士期间发表论文66

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