本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電池基板及其制備方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池板需要自有一定的機(jī)械強(qiáng)度，抗震耐機(jī)械沖擊耐熱沖擊，直接形成硅片的基板材料是關(guān)鍵，基板材料必須滿足化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗震等一系列物理及物性的苛刻要求。

傳統(tǒng)工藝中的光伏組件采用的背板材質(zhì)為tpt、tpe和pet/聚烯烴，將硅片通過封裝膠膜(eva)固定到背板上，傳統(tǒng)工藝存在以下問題：硅片不可能低于150um，否則制作硅片過程中破碎率將大幅度上升，電池成品率將大幅降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電池基板，可直接在該基板上形成極薄的硅片。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下：

一種光伏電池基板，包括：

主體層，所述主體層為硅基材料；

三氧化二鋁層，所述三氧化二鋁層覆于主體層的表面；

以及若干貫穿所述主體層和三氧化二鋁層的孔。

優(yōu)選地，所述硅基材料選自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一種；

優(yōu)選地，所述硅基材料為碳化硅和二氧化硅的質(zhì)量比為50:1～1:50的組合物。

優(yōu)選地，所述光伏電池基板的厚度為0.1～15mm。

優(yōu)選地，所述三氧化二鋁層的厚度為1～10微米。

優(yōu)選地，所述孔的方向與光伏電池基板的法線基本平行。

優(yōu)選地，所述三氧化二鋁層的(100)晶向與基板的法線基本平行。

優(yōu)選地，所述三氧化二鋁層摻有硅。

更優(yōu)選地，所述三氧化二鋁層中硅的摻入量為0.5～5wt％。

上述光伏電池基板的制備方法，包括；

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)壓鑄，燒結(jié)；

(3)激光開孔，得到所述的光伏電池基板。

優(yōu)選地，步驟(2)中，壓鑄的溫度為800～1400℃，壓力為500～12000kg/cm2。

優(yōu)選地，步驟(2)中，燒結(jié)的溫度為1400～2000℃，時(shí)間為5～240min。

上述的光伏電池基板的制備方法，包括；

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)采用帶孔鑄模壓鑄成型；

(3)燒結(jié)，得到所述的光伏電池基板。

優(yōu)選地，壓鑄成型的溫度為800～1400℃，壓力為500～12000kg/cm2。

優(yōu)選地，燒結(jié)的溫度為1400～2000℃，時(shí)間為5～240min。

本發(fā)明的基板可短時(shí)間內(nèi)耐1500℃的高溫，在-50～100℃的溫度范圍與硅材料有近似的熱脹冷縮系數(shù)，液態(tài)硅在其表面具有的良好流動(dòng)性和滲透性，通過鑄造(甩片)法可以可控的形成幾微米至幾千微米的無切縫硅片，基板上形成硅片結(jié)合牢固。面內(nèi)基本各向同性，便于以后采用激光等設(shè)備的“機(jī)械裁剪”，根據(jù)市場(chǎng)需要，可以裁剪成圓形、四邊形、五邊形、六邊形、五角星等形狀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光伏電池基板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的光伏電池基板如圖1所示，其包括：主體層10，該主體層采用硅基材料；三氧化二鋁層12，所述三氧化二鋁層覆于主體層的表面；以及若干貫穿所述主體層和三氧化二鋁層的孔11。

孔為針狀孔，孔的方向與基板的法線基本平行，在基板上密布貫穿基板的孔一方面可以緩和或去除基板應(yīng)力，另一方面還可真空吸入不易與硅片相互擴(kuò)散的導(dǎo)電物質(zhì)，使基板作為光伏電池另一極的作用起到雙重保險(xiǎn)作用。

光伏電池基板的主體層采用硅基陶瓷材料，可以滿足化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的苛刻要求。

本發(fā)明中，硅基材料可選自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一種。

在一些實(shí)施例中，硅基材料采用碳化硅和二氧化硅的組合物，其中，碳化硅和二氧化硅的質(zhì)量比可控制在50:1～1:50。

在一些實(shí)施例中，碳化硅和二氧化硅的質(zhì)量比為50:1、40:1、30:1、20:1、10:1、5:1、1:1、1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50，也可以為這些比值構(gòu)成的區(qū)間值，如10:1～5:1。

本發(fā)明中，光伏電池基板的厚度可控制在0.1～15mm。

在一些實(shí)施例中，光伏電池基板的厚度為0.1、0.5、1、3、6、8、10、12、15mm，也可以為這些數(shù)值構(gòu)成的區(qū)間值。

本發(fā)明中，三氧化二鋁層的厚度可控制在1～10微米。

在一些實(shí)施例中，三氧化二鋁層的厚度為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10微米，也可以為這些數(shù)值構(gòu)成的區(qū)間值。

三氧化二鋁層的(100)晶向與基板的法線基本平行，這有利于在基板上獲得(100)硅片。

本發(fā)明中，三氧化二鋁層中摻入適量的硅，可實(shí)現(xiàn)基板導(dǎo)電性的微調(diào)，改善基板的熱脹冷縮性，防止基板翹曲變形，硅的摻入量可控制在0.5～5wt％。

在一些實(shí)施例中，三氧化二鋁層中硅的摻入量為0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5wt％，也可以為這些數(shù)值構(gòu)成的區(qū)間值。

本發(fā)明的光伏電池基板采用真空粉末冶金工藝制備，貫穿孔可在壓鑄時(shí)同步形成，也可在壓鑄成型后采用激光進(jìn)行開孔，具體地工藝過程包括：

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)壓鑄，燒結(jié)；

(3)激光開孔，得到所述的光伏電池基板。

或者，

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)采用帶孔鑄模壓鑄成型；

(3)燒結(jié)，得到所述的光伏電池基板。

混合時(shí)，硅基材料的粒度可控制在50～1000目。

根據(jù)碳化硅和二氧化硅的比例不同，壓鑄成型的溫度可控制在800～1400℃，壓力可控制在500～12000kg/cm2，燒結(jié)的溫度可控制在1400～2000℃，燒結(jié)的時(shí)間可控制在5～240min。

在預(yù)成型時(shí)，可在混合粉末中加入適量的水起到粘合劑的作用，以便于預(yù)成型。

實(shí)施例1

碳化硅的顆粒度400目，二氧化硅的顆粒度是350目，它們的質(zhì)量比例是5:1，混合后用水做粘合劑增加粘度，預(yù)成型。

在預(yù)成型的基板上涂覆三氧化二鋁，厚度為5μm。

在真空環(huán)境下壓鑄成型，壓力控制為8000kg/cm2，溫度為1200℃，然后進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為1600℃，燒結(jié)時(shí)間是40min。

燒結(jié)時(shí)間完成后，逐步降溫，以便去除成型后基板的應(yīng)力?；逯谱鞯暮穸葹?0mm。

采用大功率激光對(duì)基板進(jìn)行開孔處理，在基板上形成密布的針孔。

對(duì)基板實(shí)施整形，為四邊形且邊長(zhǎng)為210*210mm2，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的基板形狀要求。不合格基板粉碎回爐。

實(shí)施例2

碳化硅的顆粒度380目，二氧化硅的顆粒度是380目，它們的質(zhì)量比例是6:1，混合后用水做粘合劑增加粘度，預(yù)成型。

在預(yù)成型的基板上涂覆三氧化二鋁，厚度是6μm。

在真空環(huán)境下采用帶孔鑄模壓鑄成型，壓力控制為10000kg/cm2，溫度為1250℃，然后進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為1600℃，燒結(jié)時(shí)間是60min。

燒結(jié)時(shí)間完成后，逐步降溫，以便去除成型后基板的應(yīng)力?；逯谱鞯暮穸葹?2mm。

對(duì)基板實(shí)施整形，為正六邊形且邊長(zhǎng)為180mm。達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的基板形狀要求。不合格基板粉碎回爐。

實(shí)施例3

在負(fù)壓高溫和ar氣氛下，將導(dǎo)電玻璃吸入電池基板的孔中。

然后將電池基板轉(zhuǎn)入1250～1400℃溫度、氬氣氣氛(40～80kpa)的環(huán)境中，待電池基板上升到此溫度，將液態(tài)硅(摻雜元素為磷)滴到電池基板上(如50微米厚度，邊長(zhǎng)210*210mm2的硅片需要硅料的重量約是5.2g)，甩片機(jī)構(gòu)帶動(dòng)基板進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)甩片(轉(zhuǎn)速范圍：300～5000rpm)，速度由慢到快，在1～10秒之內(nèi)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，使液態(tài)硅在電池基板上被甩開后形成一層薄膜，然后在薄膜上表面增加溫度低于1000℃的固體冷源，使薄膜自表面向下凝固，從而在電池基板上形成n型單晶硅層。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種光伏電池基板，包括：

主體層，所述主體層為硅基材料；

三氧化二鋁層，所述三氧化二鋁層覆于主體層的表面；

以及若干貫穿所述主體層和三氧化二鋁層的孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池基板，其特征在于：所述硅基材料選自氮化硅、碳化硅和二氧化硅中的至少一種；

優(yōu)選地，所述硅基材料為碳化硅和二氧化硅的質(zhì)量比為50:1～1:50的組合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池基板，其特征在于：所述光伏電池基板的厚度為0.1～15mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的光伏電池基板，其特征在于：所述三氧化二鋁層的厚度為1～10微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池基板，其特征在于：所述孔的方向與光伏電池基板的法線基本平行。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池基板，其特征在于：所述三氧化二鋁層的(100)晶向與基板的法線基本平行。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池基板，其特征在于：所述三氧化二鋁層摻有硅；

優(yōu)選地，所述三氧化二鋁層中硅的摻入量為0.5～5wt％。

8.權(quán)利要求1-7任一所述的光伏電池基板的制備方法，包括；

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)壓鑄，燒結(jié)；

(3)激光開孔，得到所述的光伏電池基板；

或者，

(1)將硅基材料混合預(yù)成型，然后涂覆三氧化二鋁；

(2)采用帶孔鑄模壓鑄成型；

(3)燒結(jié)，得到所述的光伏電池基板。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：壓鑄的溫度為800～1400℃，壓力為500～12000kg/cm2。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：燒結(jié)的溫度為1400～2000℃，時(shí)間為5～240min。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種光伏電池基板，該光伏電池基板包括：主體層，所述主體層為硅基材料；三氧化二鋁層，所述三氧化二鋁層覆于主體層的表面；以及若干貫穿所述主體層和三氧化二鋁層的孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基板可短時(shí)間內(nèi)耐1500℃的高溫，在?50～100℃的溫度范圍與硅材料有近似的熱脹冷縮系數(shù)，液態(tài)硅在其表面具有的良好流動(dòng)性和滲透性，通過鑄造(甩片)法可以可控的形成幾微米至幾千微米的無切縫硅片，基板上形成硅片結(jié)合牢固。面內(nèi)基本各向同性，便于以后采用激光等設(shè)備的“機(jī)械裁剪”，根據(jù)市場(chǎng)需要，可以裁剪成圓形、四邊形、五邊形、六邊形、五角星等形狀。

技術(shù)研發(fā)人員：高文秀;趙百通;佐佐木實(shí);高向曈

受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜興市昱元能源裝備技術(shù)開發(fā)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.04.28

技術(shù)公布日：2021.08.06