一種納米硅磷漿及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米硅磷漿的組成及其制備方法，還公開了使用該納米硅磷漿生產(chǎn)正面接觸p型太陽能電池的應(yīng)用方法以及生產(chǎn)出的太陽能電池的結(jié)構(gòu)；所述納米硅磷漿用絲網(wǎng)印刷方法印在涂有氮化硅減反射膜的太陽能電池硅片上面，在燒結(jié)正面銀漿金屬電極時，納米硅磷漿穿透氮化硅（SiNx)減反射膜，使納米硅直接與硅片基板接觸；納米硅磷漿釋放磷原子擴散到硅片中對漿體覆蓋區(qū)域進行摻雜，增加覆蓋區(qū)發(fā)射極厚度，進一步防止p/n結(jié)被燒穿；燒結(jié)完成后，納米硅與銀共晶析出，銀柵線與硅基板形成良好的歐姆接觸，增強銀柵線的附著力；所述方法簡化太陽能電池生產(chǎn)步驟。
【專利說明】一種納米硅磷漿及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種納米硅磷漿的制備方法及其應(yīng)用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，生產(chǎn)普通正面接觸P型太陽能電池的工藝流程可簡單地概括為:1、硅片清洗制絨，2、POCl3擴散，3、清洗磷硅玻璃，4、沉積SiNx膜，5、印刷、烘干背面銀鋁漿和正面銀漿，6、燒結(jié)銀漿和鋁漿金屬電極。步驟2P0C13擴散是整個生產(chǎn)流程的核心部分。此步驟在硅片正面(即陽光面)進行磷擴散。將表面層轉(zhuǎn)變成η型，并與P型基板形成p/n結(jié)，擴散條件決定η型層中磷的濃度和厚度。在太陽能電池中，η型層也稱為發(fā)射極，其導(dǎo)電性通常用方阻值表示。擴散條件越強，磷摻雜濃度越高、擴散層越厚，則發(fā)射極方阻值越低。反之亦然。發(fā)射極方阻值與太陽能電池的效率關(guān)系密切。高方阻發(fā)射極電池的效率通常要高出2?8%。目前，適用于高方阻發(fā)射極電池的銀漿還處于發(fā)展中。主要問題在于正面銀漿。燒結(jié)時，銀柵線必須與硅片基板形成良好的接觸，又不穿透發(fā)射極、破壞p/n結(jié)。針對這一問題，業(yè)界提出許多生產(chǎn)選擇性發(fā)射極電池的工藝。其精髓可概括為兩個方面。第一，對受光區(qū)(即銀柵線之間的區(qū)域)采用輕摻磷。方阻值范圍80?120 Ω/口。由于擴散層磷雜質(zhì)濃度低，電池藍光效應(yīng)好。這種電池開路電壓高、短路電流大，光電轉(zhuǎn)換效率高。第二，對銀柵線覆蓋區(qū)選擇重摻磷，方阻值在40 Ω/ □左右。重摻區(qū)容易與銀電極形成歐姆接觸，電子順暢地從發(fā)射極導(dǎo)入電極。電池填充因子大，效率高。第三，重摻區(qū)擴撒層厚，發(fā)射極不易被燒穿，保護P/n結(jié)不受損傷。燒結(jié)工藝窗口大，成品率高?？傊x擇性發(fā)射極電池光電二者兼顧，光電轉(zhuǎn)換效率可相對提高10%。實驗室結(jié)果已有報道提升6%，生產(chǎn)線上也實現(xiàn)提升3%?？傮w說來，生產(chǎn)選擇性發(fā)射極電池工藝比較復(fù)雜。工藝路線繁多。比較常見的幾種技術(shù)路線包括反刻法、掩膜法、和磷漿法?；玖鞒倘缦滤?。
[0003]反刻法制備選擇性發(fā)射極電池(參見CN 102637772A):
[0004]1、硅片清洗制絨，2、POCl3擴散，3、清除磷硅玻璃，4、印刷刻蝕漿料或印刷柵線掩護膜，5、刻蝕，6、清洗刻蝕漿料或清洗柵線掩護膜，7、沉積SiNx減反射層，8、印刷、烘干背面銀鋁漿和正面銀漿，9、燒結(jié)銀漿和鋁漿金屬電極。上述步驟2中的POCl3擴散通常使用重摻，方阻值在40 Ω / □左右；擴散層厚度約I微米左右。步驟4在受光區(qū)印刷刻蝕漿料或在柵線覆蓋區(qū)印刷掩護膜；步驟5對受光區(qū)進行刻蝕，減薄擴散層厚度，使其方阻增至80?100 Ω / 口。
[0005]掩膜法制備選擇性發(fā)射極電池:
[0006]1、硅片清洗制絨，2、高溫生長SiO2掩護膜，3、印刷SiO2刻蝕漿料于柵線覆蓋區(qū)或印刷刻蝕掩護膜于受光區(qū)，4、刻蝕SiO2, 5、清除SiO2刻蝕漿料或清除刻蝕掩護膜，6、POCl3擴散，7、清除磷硅玻璃和SiO2膜，8、沉積SiNx減反射層，9、印刷、烘干背面銀鋁漿和正面銀漿，10、燒結(jié)銀漿和鋁漿金屬電極。其中步驟4的目的是把將要被銀柵線覆蓋區(qū)域的SiO2膜刻蝕掉。同時，保留受光區(qū)域的SiO2膜。步驟6使用重擴散工藝對銀柵線覆蓋區(qū)進行重摻磷，方阻值在40 Ω/ □左右。由于SiO2膜對磷擴散的阻滯作用，受光區(qū)為輕摻磷，方阻控制在80?100 Ω/ □之間。
[0007]磷漿法制備選擇性發(fā)射極電池:
[0008]1、硅片清洗制絨，2、印刷、烘干磷漿，3、清洗，4、POCl3擴散，5、清除磷硅玻璃，6、沉積SiNx減反射層，8、印刷、烘干背面銀鋁漿和正面銀漿，9、燒結(jié)銀漿和鋁漿金屬電極。上述步驟2在印刷銀柵線前印刷一層磷漿，對柵線覆蓋區(qū)進行重摻磷。步驟3清除磷漿印刷時帶來的污染。步驟4采用輕摻磷工藝，控制發(fā)射極方阻在80?100 Ω/□之間。由于磷漿的作用，柵線覆蓋區(qū)方阻可控制在40Ω/ □左右。
[0009]上述工藝的缺點如下:
[0010]反刻法的主要缺點有兩條。第一，反刻法制備出的發(fā)射極方阻不均勻。主要原因在于植絨后的硅片表面是金字塔組成。塔尖與塔底的刻蝕速率不一樣，導(dǎo)致塔尖擴散層薄塔底擴散層厚。電池p/n結(jié)厚薄不均，導(dǎo)致電池效率下降。第二，反刻法必須增加三個工藝步驟。它們是I)印刷刻蝕漿料或掩護膜；2)刻蝕；3)清洗刻蝕漿料或掩護膜。工藝復(fù)雜。成品率較低。
[0011]掩膜法的主要缺點也有兩條。第一，高溫生長氧化膜容易造成對硅片基板的損傷?？s短少數(shù)載流子壽命，降低電池效率。第二，化學(xué)腐蝕法刻蝕氧化膜必須增加三個步驟:1)印刷刻蝕漿料或刻蝕掩護膜；2)刻蝕；3)清洗。然后進入下一步擴散。增加工藝復(fù)雜程度。增加硅片基板破碎率。
[0012]磷衆(zhòng)法的缺點主要來自于步驟3,這步清洗意在清除步驟2磷衆(zhòng)印刷時對娃片帶來的污染。清洗時，大部分磷漿被洗掉，造成浪費，污染設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種納米硅磷漿的制備方法以及這種磷漿在生產(chǎn)正面接觸P型太陽能電池時的應(yīng)用方法，在燒結(jié)太陽能電池金屬電極時，納米硅磷漿中的添加劑刻蝕氮化娃(SiNx)減反射膜,使衆(zhòng)體直接與娃片基板接觸；同時，納米娃顆粒與銀衆(zhòng)形成低溫共融物，防止金屬銀穿透發(fā)射極，破壞p/n結(jié)；添加劑同時釋放磷原子擴散到硅片中對納米硅磷漿覆蓋區(qū)域進行摻雜。燒結(jié)完成后，納米硅與銀共晶析出，增強銀柵線粘附力，同時也簡化了生產(chǎn)步驟。
[0014]本發(fā)明的另一目的是提供一種根據(jù)上述應(yīng)用方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)。
[0015]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0016]一種納米硅磷漿，其特征在于，包括以下組分:
[0017]磷包覆納米硅粉:10?30份；
[0018]添加劑:5?15份；
[0019]有機溶劑:50?85份；
[0020]所述磷包覆納米硅粉含磷，磷的重量百分比濃度為5?20% ；
[0021]所述添加劑的組分為10?30份氧化鉛、20?60份聚磷酸三甲基硅和30?70份松油醇；
[0022]所述有機溶劑為松油醇或檀香。
[0023]上述納米硅磷漿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:[0024]( I)制備磷包覆的納米硅粉
[0025](2)制備磷包覆的納米硅懸濁液；
[0026](3)添加劑合成；
[0027](4)納米娃磷衆(zhòng)合成；
[0028]如上所述的納米硅磷漿的制備方法，具體步驟如下:
[0029](I)用送料氣體將10?100微米級硅粉傳入高溫等離子體腔，經(jīng)過氣化、成核、生長等三個過程制得平均粒徑50nm的納米硅顆粒，利用活性氣體對納米硅進行活性處理，將一種混合溶劑噴霧氣化，得到經(jīng)活性化處理的納米硅懸濁液。將懸濁液導(dǎo)入回流冷凝圓底燒瓶，引入一定量的接枝化合物，在60?230°C回流2小時?5小時，并蒸發(fā)除去溶劑，得到含磷量為5?20%的磷包覆納米硅粉。
[0030]作為補充優(yōu)化，上述噴霧氣化的混合溶劑的組成為I?5份三辛基氧化磷、5?15份稀丙基磷酸二乙酯和20?50份異丙醇；所述活性氣體為氫氣；所述接枝化合物是烯烴或炔烴的一種或多種的混合物。
[0031](2)取10?30份步驟(I)制得的磷包覆的納米硅粉，向其中加入20?80份檀香，待娃粉完全濕潤后，用2000rpm自傳速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度對娃粉進行攪拌2?10分鐘制得磷包覆的納米硅懸濁液；
[0032](3)合成添加劑:在有氮氣保護下的三頸圓底燒瓶中，按一定比例加入六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇，接入回流管，攪拌10?30分鐘至混合均勻，然后加熱至沸騰，溫度為150?350°C，回流2?4小時，冷卻至室溫后，收集粘稠狀的混合體在塑料容器里，得到聚磷酸三甲基硅；分別取10?30份氧化鉛、20?60份聚磷酸三甲基硅和30?70份松油醇，攪拌均勻即得添加劑。
[0033]上述六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇的添加比例為5?10份六甲基二硅氧燒、5?10份五氧化二磷和20?50份松油醇。
[0034](4)取5?15份步驟(3)制得的添加劑和10?30份步驟(2)制得的納米硅懸濁液，用2000rpm自轉(zhuǎn)速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度進行攪拌2?10分鐘制成最終產(chǎn)品即納米娃磷漿。
[0035]進一步的，所述步驟(I)制備磷包覆納米硅粉的方法具體為:
[0036]A)以10?100微米的硅粉為原料；
[0037]B)用送料氣體將微米級硅粉傳入高溫等離子體腔，經(jīng)過氣化、成核、生長等三個過程形成納米級硅粒；送料氣體包括惰性氣體，所述惰性氣體為氬氣和氦氣中的一種或兩種，所述送料氣體流速范圍為每分鐘0.2?2立方米；
[0038]C)在等離子體發(fā)生器的中間段至尾部引入含有1%?3.5%氫氣的冷卻氣流對納米硅表面進行活化處理，所述冷卻氣流的流速范圍為每小時I?5立方米；
[0039]D)活化反應(yīng)完成后，將一種溶劑或混合溶劑噴霧氣化，由于物理碰撞和分子間吸弓I，霧化的溶劑分子凝聚在納米硅表面，使納米硅粒沉降于懸濁液中；
[0040]E)在盛有硅粒懸濁液的圓底燒瓶中接上回流冷凝管，引入一定量的接枝化合物，加熱至回流，溫度控制在60°C?230°C，回流時間控制在2?5小時。反應(yīng)完成后，蒸發(fā)除去溶劑。得到磷包覆的納米硅顆粒。接枝反應(yīng)過程中通入保護氣氛。接枝反應(yīng)在懸濁液回流的氣氛下進行。更容易控制反應(yīng)進程，提高硅顆粒的分散性和均勻性，也可進一步提高成品轉(zhuǎn)化率；
[0041]作為優(yōu)化，所述步驟D)中的噴霧收集溶劑含I?5份三辛基氧化磷、5?15份稀丙基磷酸二乙酯、20?50份異丙醇。收集5?20份納米硅粉后，通過步驟E)中所述加熱回流，完成接枝反應(yīng)。然后，通過蒸發(fā)除去異丙醇。
[0042]如上所述的納米硅磷漿應(yīng)用于制備選擇性發(fā)射極電池的方法，包括如下步驟:1、硅片清洗制絨；2、P0C13擴散；3、清洗磷硅玻璃；4、沉積SiNx減反射層；5、印刷、烘干納米硅磷漿；6、印刷、烘干背面銀漿和鋁漿以及正面銀漿；7、燒結(jié)銀漿鋁漿等金屬電極；其特征在于，所述步驟I?4為常規(guī)生產(chǎn)電池的工藝，所述步驟5?7的具體步驟為:
[0043]步驟5:使用邵氏硬度75?90的PU刮條將納米硅磷漿均勻地涂鋪在300?400目的網(wǎng)版上；在刮條與網(wǎng)板30?60度角的方向施加70?90N的印刷壓力，以150?200mm/s的印刷速度，將納米硅磷漿印刷在硅片的SiNx減反射層上面；室溫干燥2?5分鐘后，緩緩升溫至150?400°C，烘干5?20分鐘除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0044]步驟6:使用具有對位功能的絲網(wǎng)印刷機，在納米娃磷衆(zhòng)上印刷正面銀衆(zhòng)，在200?400°C溫度下烘干2?5分鐘，除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0045]步驟7:a、以每分鐘30?200°C的速度升溫至400?600°C，延續(xù)I?5分鐘；b、以每分鐘30?200°C的速度升溫至650?800°C，延續(xù)I?60秒鐘；c、冷卻至室溫。
[0046]進一步的:上述應(yīng)用方法的步驟5完成后將印有納米硅磷漿的硅片經(jīng)干燥后于擴散爐中，擴散溫度在800?830°C之間，擴散時間為10?40分鐘，進一步將磷驅(qū)入磷漿覆蓋區(qū)。
[0047]利用如上所述應(yīng)用方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括硅片，所述硅片上沉積有氮化硅減反射層，所述氮化硅減反射層上印有納米硅磷漿，所述納米硅磷漿穿透氮化硅減反射層與所述硅片直接接觸，所述納米硅磷漿上印有銀漿作為銀柵線。
[0048]磷漿應(yīng)用的原理:本發(fā)明所述的納米硅磷漿是一種復(fù)合漿料，具有多種功能。第一，它可以刻蝕SiNx減反射層。第二，漿料可以對覆蓋區(qū)進行磷摻雜。第三，在燒結(jié)金屬電極時，納米娃與金屬銀共晶析出，防止銀穿透發(fā)射極，破壞p/n結(jié)。最后，納米娃磷衆(zhòng)印在SiNx減反射層上面。避免對硅片污染。印刷后不需要清洗。
[0049]在燒結(jié)太陽能電池金屬電極時，添加劑發(fā)生熱分解?？涛gSiNx減反射層。同時釋放磷原子對漿體覆蓋區(qū)下面的硅片基板進行摻磷，增加發(fā)射極厚度。更重要的是，納米硅與金屬銀作用，形成銀硅低溫共熔物。冷卻時，共晶析出。納米硅磷漿既防止金屬銀穿透發(fā)射極破壞p/n結(jié)，又增強銀柵線的附著力。
[0050]發(fā)明優(yōu)點:
[0051]本發(fā)明所述的納米硅磷漿用于制備選擇性發(fā)射極電池時具有如下優(yōu)點:
[0052]1、使用本發(fā)明納米硅磷漿簡化選擇性發(fā)射極電池的生產(chǎn)工藝，比反刻法少了兩個步驟，比掩膜法少了三步，比磷漿法少了兩步；
[0053]2、納米娃磷楽;中的添加劑刻蝕氮化娃(SiNx)減反射膜，使衆(zhòng)體直接與娃片基板接觸；
[0054]3、納米娃顆粒與銀楽;形成低溫共融物,防止金屬銀穿透發(fā)射極,破壞p/n結(jié)；
[0055]4、納米硅磷漿中的添加劑同時釋放磷原子擴散到硅片中對納米硅磷漿覆蓋區(qū)域進行摻雜。燒結(jié)完成后，納米硅與銀共晶析出，增強銀柵線粘附力；[0056]5、本發(fā)明所述方法簡單易行，適合規(guī)?；a(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0057]圖1為本發(fā)明制備選擇性發(fā)射極電池時的電池結(jié)構(gòu)變化圖；
[0058]圖2為應(yīng)用本發(fā)明所述方法制備的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]其中，101、硅片；102、氮化硅減反射層；103、納米硅磷漿；104、銀柵線。
【具體實施方式】
[0060]以下結(jié)合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0061]實施例1:
[0062]一種納米硅磷漿，包括以下組分:
[0063]磷包覆納米硅粉:10份；
[0064]添加劑:10份；
[0065]有機溶劑:80份；
[0066]所述磷包覆納米硅粉含磷，磷的重量百分比濃度為12.5% ；
[0067]所述添加劑的組分為15份氧化鉛、50份聚磷酸三甲基硅和35份松油醇；
[0068]所述有機溶劑為松油醇。
[0069](I)制備磷包覆的納米硅粉
[0070]A)以20微米的硅粉為原料；
[0071]B)用送料氣體將20微米的硅粉傳入高溫等離子體腔，等離子體發(fā)生器功率為50千瓦，頻率為10兆赫茲；經(jīng)過氣化、成核、生長等三個過程形成納米級硅粒；送料氣體為氬氣，所述送料氣體流速為每分鐘0.5立方米；
[0072]C)在等離子體發(fā)生器的中間段至尾部引入含有氫氣的冷卻氣流對納米級硅粒進行活化處理，氫氣的濃度為3%，流速為每小時I立方米；
[0073]D)將3份三辛基氧化磷、15份稀丙基磷酸二乙酯、35份異丙醇混合后，噴霧氣化至腔體，收集6份步驟C)制得的納米硅生成納米硅懸濁液。
[0074]E)將裝有步驟D)制得的硅粒懸濁液的圓底燒瓶接上回流冷凝管，加熱回流，溫度控制在90°C，回流時間控制在3小時。反應(yīng)完成后，蒸發(fā)除去溶劑。得含磷量為12.5%的磷包覆納米娃。
[0075](2)制備磷包覆納米硅懸濁液
[0076]取20份步驟(I)制得的納米硅粉，向其中加入40份檀香，待硅粉完全濕潤后，用2000rpm自傳速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度對娃粉進行攪拌5分鐘制得納米娃懸池液；
[0077](3)添加劑合成
[0078]在有氮氣保護下的三頸圓底燒瓶中，按一定比例加入六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇，接入回流管，攪拌10分鐘至混合均勻，然后加熱至沸騰，溫度為250°C，回流3小時，冷卻至室溫后，收集粘稠狀的混合體在塑料容器里，得到聚磷酸三甲基硅；分別取15份氧化鉛、50份聚磷酸三甲基硅和35份松油醇，攪拌均勻即得添加劑；
[0079]上述六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇的添加比例為5份六甲基二硅氧烷、10份五氧化二磷和30份松油醇；[0080](4)納米娃衆(zhòng)料合成
[0081]取10份步驟(3)制得的添加劑和10份步驟(2)制得的納米硅懸濁液，用2000rpm自轉(zhuǎn)速度和SOOrpm公轉(zhuǎn)速度進行攪拌10分鐘制成最終產(chǎn)品即納米硅磷漿。
[0082]利用上述制備方法制得的納米硅磷漿在制備選擇性發(fā)射極電池的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0083](a)取常規(guī)電池工藝已鍍SiNx硅片，使用邵氏硬度75的PU刮條將納米硅磷漿均勻地涂鋪在325目的網(wǎng)版上；在刮條與網(wǎng)板45度角的方向施加70N的印刷壓力，以180mm/s的印刷速度，將納米硅磷漿印刷在硅片的SiNx減反射層上面；室溫干燥3分鐘后，緩緩升溫至400°C，烘干10分鐘除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0084](b)使用具有對位功能的絲網(wǎng)印刷機，在納米硅磷漿上印刷正面銀漿，在400°C溫度下烘干5分鐘，除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0085](c)以每分鐘50°C的速度升溫至400°C，延續(xù)2分鐘；然后以每分鐘100°C的速度升溫至80(TC，延續(xù)30秒鐘；后冷卻至室溫。完成漿料燒結(jié)。
[0086]如圖2所示:利用上述應(yīng)用方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)如下:包括硅片101，所述硅片101上沉積有氮化硅減反射層102，所述氮化硅減反射層102上印有納米硅磷衆(zhòng)103,所述納米娃磷楽:103穿透氮化娃減反射層102與所述娃片101直接接觸,所述納米硅磷漿103上印有銀漿作為銀柵線104。
[0087]實施例2:
[0088]一種納米硅磷漿，包括以下組分:
[0089]磷包覆納米硅粉:10份；
[0090]添加劑:15份；
[0091]有機溶劑:75份；
[0092]所述磷包覆納米硅粉含磷，磷的重量百分比濃度為9% ；
[0093]所述添加劑的組分為30份氧化鉛、35份聚磷酸三甲基硅和35份松油醇；
[0094]所述有機溶劑為檀香。
[0095]上述納米硅磷漿的制備方法，包括如下步驟:
[0096](I)制備磷包覆的納米硅粉
[0097]A)以50微米的硅粉為原料；
[0098]B)用送料氣體將20微米的硅粉傳入高溫等離子體腔，等離子體發(fā)生器功率為60千瓦，頻率為10兆赫茲；經(jīng)過氣化、成核、生長等三個過程形成納米級硅粒；送料氣體為氬氣，所述送料氣體流速為每分鐘0.5立方米；
[0099]C)在等離子體發(fā)生器的中間段至尾部引入含有氫氣的冷卻氣流對納米級硅粒進行活化處理，氫氣的濃度為3%，流速為每小時I立方米；
[0100]D)將I份三辛基氧化磷、10份稀丙基磷酸二乙酯、20份異丙醇混合后，噴霧氣化至腔體，收集10份步驟C)制得的納米硅生成納米硅懸濁液。
[0101]E)將裝有步驟D)制得的硅粒懸濁液的圓底燒瓶接上回流冷凝管，加熱回流，溫度控制在90°C，回流時間控制在3小時。反應(yīng)完成后，蒸發(fā)除去溶劑。得含磷量為9%的磷包覆納米娃。
[0102](2)制備磷包覆的納米硅懸濁液[0103]取30份步驟(I)制得的磷包覆的納米硅粉，加入50份檀香，待硅粉完全濕潤后，用2000rpm自傳速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度對娃粉進行攪拌6分鐘制得磷包覆的納米娃懸池液；
[0104](3)添加劑合成
[0105]在有氮氣保護下的三頸圓底燒瓶中，按一定比例加入六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇，接入回流管，攪拌15分鐘至混合均勻，然后加熱至沸騰，溫度為200°C，回流4小時，冷卻至室溫后，收集粘稠狀的混合體在塑料容器里，得到聚磷酸三甲基硅；分別取30份氧化鉛、35份聚磷酸三甲基硅和35份松油醇，攪拌均勻即得添加劑；
[0106]上述六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇的添加比例為8份六甲基二硅氧烷、5份五氧化二磷和20份松油醇.[0107](4)納米硅漿料合成
[0108]取15份步驟(3)制得的添加劑和10份步驟(2)制得的納米硅懸濁液，用2000rpm自轉(zhuǎn)速度和SOOrpm公轉(zhuǎn)速度進行攪拌8分鐘制成最終產(chǎn)品即納米硅磷漿。
[0109]利用上述制備方法制得的納米硅磷漿在制備選擇性發(fā)射極電池的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0110](a)取常規(guī)電池工藝已鍍SiNx硅片，使用邵氏硬度75的I3U刮條將納米硅磷漿均勻地涂鋪在325目的網(wǎng)版上；在刮條與網(wǎng)板45度角的方向施加70N的印刷壓力，以180mm/s的印刷速度，將納米硅磷漿印刷在硅片的SiNx減反射層上面；室溫干燥3分鐘后，緩緩升溫至400°C，烘干10分鐘除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0111](b)使用具有對位功能的絲網(wǎng)印刷機，在納米硅磷漿上印刷正面銀漿，在400°C溫度下烘干5分鐘，除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0112](c):以每分鐘50°C的速度升溫至400°C，延續(xù)2分鐘；然后以每分鐘100°C的速度升溫至80(TC，延續(xù)30秒鐘；后冷卻至室溫。完成漿料燒結(jié)。
[0113]如圖2所示:利用上述應(yīng)用方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)如下:包括硅片101，所述硅片101上沉積有氮化硅減反射層102，所述氮化硅減反射層102上印有納米硅磷衆(zhòng)103,所述納米娃磷楽:103穿透氮化娃減反射層102與所述娃片101直接接觸,所述納米硅磷漿103上印有銀漿作為銀柵線104。
[0114]實施例3:
[0115]一種納米硅磷漿，包括以下組分:
[0116]磷包覆納米硅粉:20份；
[0117]添加劑:10份；
[0118]有機溶劑:70份；
[0119]所述磷包覆納米硅粉含磷，磷的重量百分比濃度為6% ；
[0120]所述添加劑的組分為20份氧化鉛、40份聚磷酸三甲基硅和40份松油醇；
[0121]所述有機溶劑為松油醇。
[0122]上述納米硅磷漿的制備方法，包括如下步驟:
[0123](I)制備磷包覆的納米硅粉
[0124]A)以100微米的硅粉為原料；
[0125]B)用送料氣體將20微米的硅粉傳入高溫等離子體腔，等離子體發(fā)生器功率為100千瓦，頻率為10兆赫茲；經(jīng)過氣化、成核、生長等三個過程形成納米級硅粒；送料氣體為氬氣，所述送料氣體流速為每分鐘0.5立方米；
[0126]C)在等離子體發(fā)生器的中間段至尾部引入含有氫氣的冷卻氣流對納米級硅粒進行活化處理，氫氣的濃度為3%，流速為每小時I立方米；
[0127]D)將I份三辛基氧化磷、5份稀丙基磷酸二乙酯、20份異丙醇混合后，噴霧氣化至腔體，收集10份步驟C)制得的納米硅生成納米硅懸濁液。
[0128]E)將裝有步驟D)制得的硅粒懸濁液的圓底燒瓶接上回流冷凝管，加熱回流，溫度控制在90°C，回流時間控制在3小時。反應(yīng)完成后，蒸發(fā)除去溶劑。得含磷量為6%的磷包覆納米娃。
[0129](2)制備磷包覆的納米硅懸濁液
[0130]取30份步驟(I)制得的磷包覆的納米硅粉，加入50份檀香。待硅粉完全濕潤后，用2000rpm自傳速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度對娃粉進行攪拌6分鐘制得磷包覆的納米娃懸池液；
[0131](3)添加劑合成
[0132]在有氮氣保護下的三頸圓底燒瓶中，按一定比例加入六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇，接入回流管，攪拌30分鐘至混合均勻，然后加熱至沸騰，溫度為300°C，回流2小時，冷卻至室溫后，收集粘稠狀的混合體在塑料容器里，得到聚磷酸三甲基硅；分別取20份氧化鉛、40份聚磷酸三甲基硅和40份松油醇，攪拌均勻即得添加劑；
[0133]上述六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇的添加比例為10份六甲基二硅氧烷、7份五氧化二磷和40份松油醇.[0134](4)納米硅漿料合成
[0135]取10份步驟(3)制得的添加劑和20份步驟(2)制得的納米硅懸濁液，用2000rpm自轉(zhuǎn)速度和SOOrpm公轉(zhuǎn)速度進行攪拌10分鐘制成最終產(chǎn)品即納米硅磷漿。
[0136]利用上述制備方法制得的納米硅磷漿在制備選擇性發(fā)射極電池的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0137](a)取常規(guī)電池工藝已鍍SiNx硅片，使用邵氏硬度70的I3U刮條將納米硅磷漿均勻地涂鋪在300目的網(wǎng)版上；在刮條與網(wǎng)板45度角的方向施加80N的印刷壓力，以150mm/s的印刷速度，將納米硅磷漿印刷在硅片的SiNx減反射層上面；室溫干燥3分鐘后，緩緩升溫至400°C，烘干10分鐘除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0138](b)使用具有對位功能的絲網(wǎng)印刷機，在納米硅磷漿上印刷正面銀漿，在400°C溫度下烘干10分鐘，除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；
[0139](c)以每分鐘40°C的速度升溫至400°C，延續(xù)3分鐘；然后以每分鐘100°C的速度升溫至80(TC，延續(xù)30秒鐘；后冷卻至室溫。完成漿料燒結(jié)。
[0140]如圖2所示:利用上述應(yīng)用方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)如下:包括硅片101，所述硅片101上沉積有氮化硅減反射層102，所述氮化硅減反射層102上印有納米硅磷衆(zhòng)103,所述納米娃磷楽:103穿透氮化娃減反射層102與所述娃片101直接接觸,所述納米硅磷漿103上印有銀漿作為銀柵線104。
[0141]需要指出的是，以上所述者僅為用以解釋本發(fā)明之較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本發(fā)明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發(fā)明精神下所作有關(guān)本發(fā)明之任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護之范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種納米硅磷漿，其特征在于，包括以下組分: 磷包覆納米娃粉:10~30份； 添加劑:5~15份； 有機溶劑:50~85份； 所述磷包覆納米硅粉含磷，磷的重量百分比濃度為5~20% ； 所述添加劑的組分為10~30份氧化鉛、20~60份聚磷酸三甲基硅和30~70份松油醇； 所述有機溶劑為松油醇或檀香。
2.如權(quán)利要求1所述的納米硅磷漿的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟: (1)采用等離子高溫氣化將10~100微米級娃粉制得平均粒徑50nm的納米娃顆粒,利用活性氣體對納米硅進行活化處理，將一種溶劑混合物噴霧氣化，收集納米硅粉，得到納米硅懸濁液；將懸濁液導(dǎo)入回流冷凝圓底燒瓶，引入一定量的接枝化合物，在60~230°C溫度下回流2~5小時，蒸發(fā)除去溶劑，得到磷包覆納米硅粉； (2)取步驟(1)制得的磷包覆的納米硅粉10~30份，向其中加入20~80份的檀香，待娃粉完全濕潤后，用2000 rpm自傳速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度對娃粉進行攪拌2~10分鐘制得磷包覆的納米硅懸濁液； (3)合成添加劑:在有氮氣保護下的三頸圓底燒瓶中，按一定比例加入六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇，接入回流管，攪拌10~30分鐘至混合均勻，然后加熱至沸騰，溫度為150~350°C，回流2~4小時，冷卻至室溫后，收集粘稠狀的混合體在塑料容器里，得到聚磷酸三甲基硅；分別取10~30份氧化鉛、20~60份聚磷酸三甲基硅和30~70份松油醇，攪拌均勻即得添加劑； 上述六甲基二硅氧烷、五氧化二磷和松油醇的添加比例為5~10份六甲基二硅氧烷、5~10份五氧化二磷和20~50份松油醇； (4)取步驟(3)制得的5~15份添加劑和步驟(2)制得的10~30份納米硅懸濁液，用2000rpm自轉(zhuǎn)速度和800rpm公轉(zhuǎn)速度進行攪拌2~10分鐘制成最終產(chǎn)品即納米娃磷衆(zhòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中噴霧氣化的混合溶劑的組成為I~5份三辛基氧化磷、5~15份稀丙基磷酸二乙酯和20~50份異丙醇；所述活性氣體為氫氣；所述接枝化合物是烯烴或炔烴的一種或多種的混合物。
4.利用權(quán)利要求2~3任一項所述制備方法制得的納米硅磷漿應(yīng)用于制備選擇性發(fā)射極電池的方法，其特征在于，包括如下步驟:1、硅片清洗制絨；2、POCl3擴散；3、清洗磷硅玻璃；4、沉積SiNx減反射層；5、印刷、烘干納米硅磷漿；6、印刷、烘干背面銀漿和鋁漿以及正面銀漿；7、燒結(jié)金屬電極。其特征在于，所述步驟I~4為常規(guī)生產(chǎn)電池的工藝，所述步驟，5、6、7具體為: 步驟5:使用邵氏硬度75~90的PU刮條將納米硅磷漿均勻地涂鋪在300~400目的網(wǎng)版上；在刮條與網(wǎng)板30~60度角的方向施加70~90N的印刷壓力，以150~200mm/s的印刷速度，將納米硅磷漿印刷在硅片的SiNx減反射層上面；室溫干燥2~5分鐘后，緩緩升溫至150~400°C，烘干5~20分鐘除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)； 步驟6:使用具有對位功能的絲網(wǎng)印刷機，在納米硅磷漿上面印刷正面銀漿，在200~400°C溫度下烘干2~5分鐘，除去溶劑等揮發(fā)性物質(zhì)；步驟7:a、以每分鐘30~200°C的速度升溫至400~600°C，延續(xù)I~5分鐘；b、以每分鐘30~200°C的速度升溫至650~800°C，延續(xù)I~60秒鐘；c、冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備選擇性發(fā)射極電池的方法，其特征在于，當(dāng)完成步驟5后，將印有納米硅磷漿的硅片經(jīng)干燥后于擴散爐中，擴散溫度在800~830°C之間，擴散時間為10~40分鐘，進一步將磷驅(qū)入磷漿覆蓋區(qū)，然后進行步驟6的操作。
6.利用權(quán)利要求4~5任一項所述制備方法制得的選擇性發(fā)射極電池的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括硅片，所述硅片上沉積有氮化硅減反射層，所述氮化硅減反射層上印有納米硅磷漿，所述納米硅磷漿穿透氮化硅減反射層與 所述硅片直接接觸，所述納米硅磷漿上印有銀漿作為銀柵線。
【文檔編號】H01L31/0224GK103489932SQ201310397907
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】劉國鈞, 萬劍, 沈曉東, 蔣紅彬, 成漢文, 沈曉燕, 楊曉旭 申請人:蘇州金瑞晨科技有限公司