晶体硅太阳能电池正银银粉的制备及性能研究

发布时间：2017-07-29 01:11

  本文关键词：晶体硅太阳能电池正银银粉的制备及性能研究

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【摘要】：银粉是制作晶体硅太阳能电池正银电极的关键材料,对电池的转换效率(η)、串联电阻(Rs)、开路电压(Voc)等光电性能有直接影响。论文以硝酸银为原料,抗坏血酸为还原剂,采用液相还原法制备了高性能正银银粉,并利用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪等手段对银粉的微观形貌、粒度分布和电极的微观结构等进行了分析,研究了不同分散剂和工艺参数对银粉性能和相应电池片性能的影响。研究了PVP、阿拉伯树胶、柠檬酸、瓜尔豆胶和明胶5种不同分散剂对银粉性能的影响,结果表明,以明胶为分散剂制备的银粉形貌为类球形,振实密度较高,达到5.56g·cm-3,分散性和粒径分布也较好。在明胶分散体系下制备正银银粉,研究了反应液浓度、分散剂用量、溶液PH值和反应温度等工艺因素对银粉性能的影响。随着C6H8O6溶液浓度从5.1%增加至26.3%,银粉粒径D50先从1.49μm增大到2.33μm,后减小至2.09μm,银粉球形度逐渐改善,相应的电池片转换效率从15.62%逐渐提高至18.18%;随着明胶/硝酸银质量比从0.6%增加7%,银粉分散性和结晶性变好,粒径D50从3.44μm逐渐减小到1.82μm;随着反应液PH值从0.6增加至3,银粉分散性逐渐改善,粒径从1.65μm增大到1.89μm,随后减小至1.41μm,当PH值为1.2时,电池片转换效率较高,达到17.81%。通过调节银粉的反应工艺,制备了四种不同粒径和形貌的银粉,利用所得的不同银粉制作正银电极,研究了银粉对正银电极的印刷性能、烧结性能和电性能的影响。实验结果表明,粒径过小的银粉(0.69μm)很难制备出高固含量的正银浆料,不规则银粉(如花卉状)浆料的触变性较差,无法印刷出结构均匀的细栅线。利用SEM分析了正银电极的微观结构,银粉较小时,Ag-Si界面产生的银微晶就越小,数量也越少,电极的Ag-Si接触电阻较大;银粉粒径过大时,烧结产生的银微晶的分布不均匀,一些尺寸过大的银微晶还会破坏电池的发射结,使电池的性能降低。四种银粉中,粒度适中的球形银粉(1.47μm),有较大的振实密度和较高的烧结活性,电极微观结构中Ag-Si界面的银微晶大小和数量适中,电池片转换效率较好。
【关键词】：太阳能电池 正银银粉 工艺参数 微观形貌 转换效率
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 晶体硅太阳能电池结构及金属化技术9-12
• 1.3 国内外银粉的研究现状12-14
• 1.4 课题的研究内容、目的及意义14-16
• 2 银粉的制备方法、原理及实验方案设计16-28
• 2.1 银粉的制备方法16-18
• 2.2 液相还原法制备银粉的原理18-26
• 2.3 正银银粉的制备方案26-28
• 3 液相还原法制备正银银粉的工艺研究28-47
• 3.1 引言28
• 3.2 实验28-31
• 3.3 分散剂种类对银粉性能的影响31-34
• 3.4 制备工艺参数对银粉性能的影响34-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 银粉对晶体硅太阳能电池正银电极性能的影响47-60
• 4.1 晶体硅太阳能电池正银电极制作工艺47-49
• 4.2 银粉的性能49-51
• 4.3 银粉粒径与形貌对银栅线结构的影响51-52
• 4.4 银粉对电极烧结性能的影响52-57
• 4.5 银粉对电池性能的影响57-58
• 4.6 本章小结58-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 课题展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录68

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本文编号：586832