技術領域

本發明涉及一種用于單晶硅、多晶硅太陽能電池背面鋁電極的球形鋁粉生產方法，該球形鋁粉是專用于燒結形成單晶硅、多晶硅的晶硅太陽能電池具有P型半導體特性的背面鋁電極的原料，是金屬粉體材料。

背景技術

球形鋁粉在晶硅太陽能電池鋁背電極上使用，是把小于13微米一定粒度組合要求的球形鋁粉與溶劑混合起來制成漿料，通過絲網印刷在多晶硅、單晶硅硅片上，再在680-920°溫度之間燒結在硅片背面形成太陽能電池的鋁背電極。球形鋁粉表面需要一定的氧化鋁膜，在制漿過程氧化鋁膜的表面活性與溶劑等實現很好的物理結合，而且避免微細的鋁與溶劑里的水等起反應，在燒結過程氧化鋁膜與溶劑還能夠形成無機玻璃相，使鋁在熔融狀態不與硅直接接觸形成高電阻的硅鋁合金態。球形鋁粉表面的氧化鋁膜應該是活性很高的非晶型氧化鋁，使球形鋁粉顆粒本身就據有表面活性劑，而且非晶型氧化鋁膜的熔點較低，在燒結中與溶劑很快完全形成無機玻璃相。球形鋁粉經燒熔后按照印刷圖形形成金屬液，在電極和硅片之間的界面上形成液相，溶劑里的元素形成無機玻璃相并對硅表面具有腐蝕性，鋁液隨腐蝕面形成倒金字塔狀態。當溫度降低時，鋁與其他元素物質即根據相圖進行分相，使鋁液重新結晶為固體成為鋁背電極，并對硅進行P形摻雜，形成光電轉化的半導體PN結特性。

目前用于晶硅太陽能電池鋁背電極的球形鋁粉生產方法，采用專利號200510004921.6的“微細金屬粉末的生產設備”來生產，原料用重熔用鋁錠(GB/T1196-2008)經過重新融化成鋁液體后，在惰性氣體保護下噴霧生產出來，在鋁液霧化成小顆粒時因惰性氣體保護使鋁液的表面張力不被破壞而冷卻呈球形，并通過控制惰性氣體中的含氧量形成氧化鋁膜，再經過空氣氣動分級裝置分出＜13微米的粒度。這種方法生產的球形鋁粉原用于金屬顏料，在晶硅太陽能電池背電極燒結應用上存在缺陷。(1)生產的球形鋁粉內硅元素對應用太陽能電池的半導體材料生產要求含量過高。國家標準重熔用鋁錠硅含量小于0.2％，經過重熔過程灰塵易進入鋁液使硅又增加，使球形鋁粉普遍含硅量在0.2％以上。球形鋁粉中硅含量高在鋁液重結晶時形成較粗的晶體結構使鋁-硅附著差，并且導致鋁液與硅片之間結合形成鋁硅合金物質，增加電阻減少光電轉化率，而且影響到鋁對硅形成P形摻雜的半導體性質。(2)生產的球形鋁粉中含有的產生半導體特性的微量元素“鎵”極少，影響P型摻雜的半導體特性。鎵是一種用于半導體材料添加的稀有金屬，微量的鎵元素在球形鋁粉里，對背電極燒結過程沒有影響，而且對P形摻雜產生的半導體性能更好，有利于提高光電轉化率。但因鋁生產過程中鎵有不利的影響，為此重熔用鋁錠中鎵的含量極低(＜0.003％)，采用此原料生產的球形鋁粉中鎵含量也低。(3)生產的球形鋁粉表面氧化鋁膜性質不穩定。在鋁液霧化時保護用的惰性氣體中增加含氧量，使球形鋁粉表層形成氧化鋁膜的生產方法，是在鋁液態時＞700°的高溫狀態與氧發生反應，產生的氧化鋁膜往往是晶體型的，這種氧化鋁膜在1200°以上時才開始融化成為無機玻璃相，在背電極燒結900°左右的溫度時，只是隨著鋁粉的熔化成為氧化鋁的碎片在液相里，在鋁液結晶呈固態后，這些氧化鋁微細的碎片起到增加電阻、影響P型摻雜和鋁硅附著的作用。(4)采用重熔用鋁錠生產球形鋁粉到用球形鋁粉燒結成背電極，經過液-固相變化被重結晶了3次(電解鋁液-重熔用鋁錠-鋁液-球形鋁粉-燒結鋁液-鋁背電極)，重熔用鋁錠熔化成液態和再冷卻結晶，使鋁金屬的晶粒變粗，這個熔化-再冷卻的次數越多，晶粒就越粗，鋁的導電率、韌性就會下降。因此，現有的球形鋁粉生產方法無法穩定生產出適合晶硅太陽能電池鋁背電極應用并具有良好的P型摻雜功能的專用球形鋁粉。

發明內容

本發明提供晶硅太陽能電池鋁背電極并具有P型摻雜功能的專用球形鋁粉生產方法，生產出的球形鋁粉是第一次結晶的金屬鋁，晶體細小、活性大，鋁含量＞99.8％，硅含量＜0.08％，鐵含量＜0.1％，鎵含量在0.005-0.01％之間，表層為表面活性高的非晶型氧化鋁膜，專門用于晶硅太陽能電池鋁背電極的原料，并具有P型摻雜的良好效果。

本發明提供的方法由以下主要設備構成生產流程：中頻爐-霧化室-冷卻管道-分級機-氣粒輸送管-有紫外線照射裝置的氧化鋁膜生成罐-布袋除塵器-出料口，流程完全在氮氣保護下由不銹鋼壓力容器、管道、閥門連通的密閉環境中；輔助的氣體系統是：制氮機、氣體壓縮機、風機、臭氧加入裝置、測氮(臭氧)儀表、管道和帶有紫外線照射裝置的排氣口。整個設備的金屬聯通并接地，管道和容器上任意兩點之間電阻小于3歐姆。

本發明提供的方法包括的原料配制和步驟：