异质结电池用低温银浆技术进展-洪玮

异质结电池用低温银浆 技术进展 2018年 11月 洪玮 目录 公司简介一 国内外异质结电池产业化情况 低温银浆性能测试 低温银浆基本构成及要求 低温银浆发展方向 苏州晶银是一家致力于新能源、半导体领域的新材料研发和产业化的国家高新 技术企业，创办于 2011年 8月，位于苏州国家级高新技术开发区。 ⚫核心业务：新材料的研发、生产及销售 ⚫产品方向：太阳能材料、电子材料、半导体材料 ⚫完善的品质监控手段 一、苏州晶银公司简介 *图片来源于 Panasonic • 低温工艺 • 低温度系数 • 双面电池 • 高效率 • 无光致衰减 二、国内外异质结电池产业化情况 *数据来源于中科院微系统所报告 实验室 量产 日本 700 马来西亚 300 2 长洲产业 / C I C 日本 23. 5 22. 8 80 3 K e n e k a 日本 26. 3 21. 5? 20 4 上澎 / S u n p r e m e 中国 /美国 23. 6 22. 3 40 5 H e v e l 俄罗斯 — — 160 6 E c o S ol i v e r 匈牙利 — — 80 7 3 s u n 意大利 — — 200 8 I N E S 法国 24. 1 23 30? 9 N S P 台湾 23. 1 15? 合计 1625 效率（%） 名称 国别 规模 （MW ） 1 松下三洋 25. 6 23 *数据来源于中科院微系统所报告 实验室 量产 福建晋江 23. 1 22. 4 120 福建莆田 — — 500 2 中智 江苏泰兴 23. 4 22. 8 160 3 晋能 山西太原 24. 2 23. 4 100 四川成都 120 四川成都 480 江西共青城 600 山东聊城 600 5 清华紫光 江苏盐城 — — 60 6 爱康 浙江湖州 — — 2000 7 彩虹 浙江嘉兴 — — 2000 8 通威 /微系统 所 /三峡资本 四川成都 — — 1000 合计 7740 规划产能 （ MW ） 1 钧石 4 汉能 23 — 名称 地区 效率（ % ） OR A Organic solventResin Ag powder A Additive agent 三、低温银浆基本构成及要求 •当一个微观的运动粒子遇到一个高于自身动能势垒时，根据经典力 学理论，该粒子是不能穿过势垒的，但是量子力学却证明了该粒子 仍有一定的几率越过势垒，这种现象称为隧道效应。 •在低温银浆中，银粉不能直接接触，电子依靠量子隧道效应从一个 银粉单位转移到另一个银粉单位，所以电导率比烧结型银浆低，银 粉之间的相对接触面积是影响银浆电导率的一个重要因素。银粉相 对接触面积越大，银浆体电阻降低 。 低温银浆基本导电原理 • 该理论应用到银浆中，在浆料中树脂固化收缩程度一定的情况下， 银粉在固化体系中的比例达到一定，银粉与银粉之间形成网络连 接，从而依靠隧道效应形成导电通道，电导率大幅增加，此时导 电填料的比例称为渗流阈值。此时导电浆料的导电能力没有方向 性，称为各向同性导电浆料。 低温银浆基本导电原理 *林涛 . 太阳能电池用低温固化银浆的制备及性能研究 [D].中南大学 ,2014. •银浆低温固化形成电极后电阻率要低；并且要 与 TCO层形成良好的接触，这样接触电阻会较 低， FF会更好； 电阻率 •银浆低温固化形成电极后焊接能力要好，并且 拉力要达到 0.8N/mm以上；拉力 •银浆的黏度相对合适，即可以保持良好的高宽 比，可持续印刷也不存在问题； 可持续 印刷 •银浆低温固化形成电极后耐候性良好，满足组 件可靠性的要求。可靠性 异质结电池低温银浆基本要求 电阻率 拉力 可靠性 可持续印刷 银粉选择要求 • 片状与球状银粉配比； • 粒径控制在合适范围内； • 片状银粉的径厚比合适； • 具有良好的分散性； • 质量分数适中； 树脂选择要求 • 树脂的分子量合适； • 树脂极性应大，有较好 的黏结性能； • 树脂固化收缩率合适； • 树脂的耐候性和抗老化 性能应强； 溶剂选择要求 • 溶剂的挥发速度应适中； • 溶剂的挥发不宜集中在 较窄的温度范围，具有 一定的梯度挥发能力； 环氧树 脂体系 聚氨酯 体系 优点： 聚氨酯耐候性和耐磨性非常优异；其机械性能可以根据分子量等配 方调整在一定范围变化；收缩性较高，电阻率会较低，并且可以通过特殊 工艺和添加剂使得电性能相对更好。 优点： 环氧树脂粘结性能更优异；化学结构致密，机械强度高；耐热耐腐 蚀性更好；耐老化性更好，寿命更长，化学稳定性好；可以通过固化剂的 选择实现快速固化。 缺点： 环氧树脂耐冲击损伤性能差，韧性差，固化后产物会很脆；除特殊 树脂外大部分环氧树脂的耐候性不好。 缺点： 相对来说聚氨酯的耐水解性会差一些，特别是耐湿热性不好；耐强 极性溶剂和强酸介质性能会差一些；聚氨酯粘结力没有环氧体系高，毒性 也会大一些。 低温银浆树脂的选择 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 树脂种类以及混合树脂、固化剂种类、触变剂种类、特殊添 加剂种类、溶剂种类等选择。 一、原材料的选择 银粉含量 、 树脂含量 、 固化剂含量 、 溶剂含量 、 触变剂含量 、 助剂的添加量的选择 。 二、组分含量的选择 银浆制备工艺的选择及摸索改进；银浆固化工艺的选 择（固化时间及温度）和适配。 三、工艺的选择及改进 低温银浆研究思路 四、低温银浆性能测试 S p l i t s Uo c Isc Rs R s h FF Nc e l l I r e v 2 湿重 线宽 /线高 BL — — — — — — — 0 . 1 3 7 / 0 . 1 9 0 6 6 - 7 2 / 1 5 - 1 9 H C2 3 9 0 0 . 0 3 - 0 . 0 0 0 0 3 - 4 5 . 8 2 2 8 0 . 0 1 0 . 0 7 % - 0 . 0 0 0 4 0 . 1 3 3 / 0 . 1 8 1 6 3 - 6 8 / 1 5 - 2 0 项目 H C 2 3 9 BL 银含量 (%) 92.7 93 体电阻率 ( μΩ • c m ) 6 6 黏度 ( P a • s ) 192 184 固化温度(℃) ≤ 200 ≤ 200 固化时间 ( m i n) ≤ 30 ≤ 30 主栅拉力 ( N / m m ) ≥ 0.9 ≥ 1.0 • 银浆固化后较为紧密，孔隙率较小； • 从剖面图看固化形成电极后与 TCO层接触良好。 低温银浆电阻率表征 • 电极从与 TCO层的接触界面脱落； X • 焊接性能不好，从与焊带接触界面脱落； X • 电极与 TCO层粘结良好，从银层中间破坏， TCO层 会残留银电极； √ 低温银浆拉力表征 低温银浆试样 63-68μm/15-20μm Baseline 66-72μm/15-19μm 360/14，线宽 45μm，膜厚 14μm的网板 低温银浆印刷性表征 • 电阻率进一步降低 • 拉力进一步提升以满足 MBB的需求 • 实现快速固化，缩短工艺时间 • 进一步降低成本 • 降低贮存要求，延长时间 五、低温银浆发展方向 地址：苏州高新区昆仑山路 189号 2号楼 电话： 0512-66806570