單晶矽太陽能電池用正面銀漿及其製備方法

2023-05-31 11:03:46

專利名稱：單晶矽太陽能電池用正面銀漿及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種單晶矽太陽能電池用正面銀漿及其製備方法，屬於太陽能電池導電漿料製備技術領域。
背景技術：
太陽能電池的導電銀漿由銀粉、玻璃粘合劑、有機溶劑等原材料按不同配比製備而成，其中銀粉作為導電介質；玻璃粘合劑在高溫燒結時熔化，在銀粉和矽基底之間形成歐姆接觸；有機溶劑主要起分散和包裹的作用，將銀粉顆粒均勻的
包裹起來，使得導電銀漿中的銀粉不容易產生沉澱和氧化。
目前太陽能電池導電銀漿所採用的玻璃粘結劑是一種Bi-Si-Pb玻璃混合粉末，這種玻璃粉雖然具有軟化溫度低，電性能穩定等優點，但是該體系含鉛比例較高，對環境的汙染較大，不符合環保要求。在太陽能電池日益普及的情況下，含鉛太陽能電池導電銀漿的使用已受到限制，不久將逐漸淘汰，必須研製高導電性能的無鉛導電銀漿，以滿足大規模太陽能電池生產需求。目前技術銀漿中的銀粉的含量高於70%以上，生產成本比較高，降低銀漿成本是銀漿是降低太陽能電池片成本的一個重要環節，也能夠讓太陽能電池更具有市場優勢；另外在現有的銀漿中使用銀粉的粒徑基本上是一致的，這樣若銀粉粒徑過大，絲網印刷會出現裂紋，而且會增大接觸電阻，若銀粉粒徑過小，銀粉會出現團聚問題，影響銀粉分布的均勻性，因此有必要對銀粉的粒徑進行有效調控。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種單晶矽太陽能電池用正面銀漿及其製備方法，在滿足太陽能電池電性能的前提下，使太陽能電池符合國際市場對太陽能電池的無鉛環保要求，同時降低銀漿生產成本，使太陽能電池更具有市場優勢。為達到上述目的，本發明採用的技術方案如下
單晶矽太陽能電池用正面銀漿由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為
A漿料
1-5 u m 銀粉 45-50、16-25 u m 銀粉 5-10、61_90nm 銀粉 5-10、玻璃粉 A 10-15、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料製成SiO2 20-30、Li2O 10-20、ZnO 5-10,CuO 5-8、AgO2 2-5、CuO 2_5、BaO 1_3，所述的有機載體A由下列重量份的原料製成聚乙二醇30-40、三乙醇胺15-20、丙二醇單丁醚10-20、硝酸纖維素5_10、蓖麻油2_5、三硬脂酸甘油酯0. 2-0. 5、乳酸三甘油酯2-5 ；
B漿料
1-5 iim鋁粉5-10、16-25 iim銅粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉 B 由下列重量份的原料製成Bi2O3 10-20、B2O3 5-10、SiO2 5-8, ZrO2 2-5, TiO2 2-5, Na2O1-5、CaO 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料製成丁基卡必醇10-20、丙二醇單丁醚5-10、石油醚5-10、硝酸纖維素2-5、有機改性膨潤土 2-5、乙烯基二苯甲烷0. 5_1、苯胺甲基二乙氧基娃燒1-3。單晶矽太陽能電池用正面銀漿的製備方法包括以下步驟
(1)玻璃粉A的製備
按配方配比稱取各原料放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1100-1300°C電爐中燒結，保溫20-30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然後，再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 u m玻璃粉，10-15 u m玻璃粉和20-25 u m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(2)玻璃粉B的製備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1100-1300°C電爐中燒結，保溫20-30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然後，再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 U m玻璃粉和20-25 y m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(3)有機載體A的製備
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的製備
按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、有機改性膨潤土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基矽烷溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的製備
將步驟(I)所製得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所製得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 u m銀粉、16-25 u m銀粉、61_90nm銀粉，混和2_3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的製備
將步驟(2)所製得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所製得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 u m鋁粉、16-25 u m銅粉，混和2_3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小於10 U m,調粘度，粘度為120-200Pa s，即得本發明太陽能電池正面銀漿。本發明的有益效果如下
I、本發明製備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環境危害性小，完全符合環保要
求；
2、本發明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導電能力；
3、本發明製備出來的銀漿和矽片膨脹係數匹配性好，收縮小，成品率高，電阻小，不會形成氣孔，不會形成裂紋；
4、本發明在導電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助於降低銀漿生產成本，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池製造成本的目的，取得了良好的經濟效益。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。
實施例I
(1)玻璃粉A的製備
取以下重量份的原料Si02 20份、Li2O 15份、ZnO 5份、CuO 6份、AgO2 3份、CuO 3份、BaO 2份，放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1150°C電爐中燒結，保溫30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200目篩,冷卻,再在700°C保溫5小時,然後,再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到5 u m玻璃粉，IOum玻璃粉和20 y m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(2)玻璃粉B的製備
取以下重量份的原料=Bi2O3 10份、B2O3 5份、SiO2 8份、ZrO2 5份、TiO2 2份、Na2O 2份、CaO 2份，放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1100°C電爐中燒結，保溫30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200目篩,冷卻,再在600°C保溫6小時,然後,再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到2 y m玻璃粉和20 y m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(3)有機載體A的製備
取以下重量份的原料聚乙二醇30份、三乙醇胺20份、丙二醇單丁醚20份、硝酸纖維素8份、蓖麻油3份、三硬脂酸甘油酯0. 4份、乳酸三甘油酯3份，
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻，在100°C下，依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的製備
取以下重量份的原料丁基卡必醇10份、丙二醇單丁醚10份、石油醚10份、硝酸纖維素3份、有機改性膨潤土 3份、乙烯基二苯甲烷0. 7份、苯胺甲基三乙氧基矽烷2份，
按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻，在95°C下，依次加入硝酸纖維素、有機改性膨潤土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基矽烷溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的製備
取以下重量份的原料I ii m銀粉45份、18 um銀粉5份、65nm銀粉10份、玻璃粉A10份、有機載體A 15份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入I U m銀粉、18 um銀粉、65nm銀粉，混和2-3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的製備
取以下重量份的原料2iim鋁粉10份、20iim銅粉5份、玻璃粉B 4份、有機載體
B 8份，
將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入2 ii m鋁粉、
20 um銅粉，混和2-3小時，得到B漿料；(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小於10 U m,調粘度，粘度為160Pa s，即得本發明太陽能電池正面銀漿。採用絲網印刷機將銀漿印刷於125mmX 125mm Si基板上，然後在200°C乾燥，再在900°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結後製成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度9 N/cm,錫焊性能良好,方阻10N/mm2。實施例2
(I)玻璃粉A的製備取以下重量份的原料Si02 30份、Li2O 10份、ZnO 10份、CuO 5份、AgO2 35份、CuO 5份、BaO 3份，放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1200°C電爐中燒結，保溫30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200目篩,冷卻,再在700°C保溫6小時,然後,再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到2 u m玻璃粉，14 um玻璃粉和24 y m玻璃粉，再分別用30%鹽酸浸泡2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(2)玻璃粉B的製備
取以下重量份的原料=Bi2O3 20份、B2O3 8份、SiO2 6份、ZrO2 3份、TiO2 4份、Na2O 5份、CaO 2份，放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1150°C電爐中燒結，保溫30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200目篩,冷卻,再在700°C保溫5小時,然後,再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到3 y m玻璃粉和24 y m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用；
(3)有機載體A的製備
取以下重量份的原料聚乙二醇40份、三乙醇胺15份、丙二醇單丁醚15份、硝酸纖維素10份、蓖麻油4份、三硬脂酸甘油酯0. 5份、乳酸三甘油酯5份，
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻，在100°C下，依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的製備
取以下重量份的原料丁基卡必醇20份、丙二醇單丁醚5份、石油醚10份、硝酸纖維素5份、有機改性膨潤土 3份、乙烯基二苯甲烷0. 8份、苯胺甲基三乙氧基矽烷2份，
按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻，在95°C下，依次加入硝酸纖維素、有機改性膨潤土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基矽烷溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的製備
取以下重量份的原料311111銀粉50份、2011111銀粉10份、70nm銀粉10份、玻璃粉A 15份、有機載體A 20份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入3 ii m銀粉、20 um銀粉、70nm銀粉，混和3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的製備
取以下重量份的原料2iim鋁粉5份、16iim銅粉10份、玻璃粉B 5份、有機載體
B 8份，
將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入2 ii m鋁粉、16 u m銅粉，混和3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小於10 U m,調粘度，粘度為ISOPa S，即得本發明太陽能電池正面銀漿。
採用絲網印刷機將銀漿印刷於125mmX 125mm Si基板上，然後在200°C乾燥，再在900°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結後製成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度10 N/cm,錫焊性能良好,方阻12N/mm2。
權利要求
1.一種單晶矽太陽能電池用正面銀漿，其特徵在於，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為 A漿料 1-5 u m 銀粉 45-50、16-25 y m 銀粉 5-10、61_90nm 銀粉 5-10、玻璃粉 A 10-15、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料製成SiO2 20-30、Li2O 10-20、ZnO 5-10,CuO 5-8、AgO2 2-5、CuO 2_5、BaO 1_3，所述的有機載體A由下列重量份的原料製成聚乙二醇30-40、三乙醇胺15-20、丙二醇單丁醚10-20、硝酸纖維素5_10、蓖麻油2_5、三硬脂酸甘油酯0. 2-0. 5、乳酸三甘油酯2-5 ； B漿料 1-5 iim鋁粉5-10、16-25 iim銅粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉 B 由下列重量份的原料製成Bi2O3 10-20、B2O3 5-10、SiO2 5-8, ZrO2 2-5, TiO2 2-5, Na2O1-5、CaO 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料製成丁基卡必醇10-20、丙二醇單丁醚5-10、石油醚5-10、硝酸纖維素2-5、有機改性膨潤土 2-5、乙烯基二苯甲烷0. 5_1、苯胺甲基二乙氧基娃燒1-3。
2.一種如權利要求I所述的單晶矽太陽能電池用正面銀漿的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)玻璃粉A的製備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1100-1300°C電爐中燒結，保溫20-30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然後，再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 u m玻璃粉，10-15 u m玻璃粉和20-25 u m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用； (2)玻璃粉B的製備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝裡，混合均勻後放入1100-1300°C電爐中燒結，保溫20-30 min，將熔化後的玻璃液倒入冷水中，然後球磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然後，再用去離子水淬火，球磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 U m玻璃粉和20-25 y m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然後用去離子水洗淨至中性，烘乾備用； (3)有機載體A的製備 按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解，攪拌均勻即可； (4)有機載體B的製備 按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、有機改性膨潤土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基矽烷溶解，攪拌均勻即可； (5)A漿料的製備 將步驟(I)所製得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所製得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 ii m銀粉、16-25 y m銀粉、61_90nm銀粉，混和2_3小時，得到A漿料； (6)B漿料的製備將步驟(2)所製得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所製得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 u m鋁粉、16-25 u m銅粉，混和2_3小時，得到B漿料； (7)A漿料和B漿料的混合球磨 將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小於10 U m,調粘度，粘度為120-200Pa s，即得本發明太陽能電池正面銀漿。
全文摘要
本發明公開了一種單晶矽太陽能電池用正面銀漿及其製備方法，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成。本發明製備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環境危害性小，完全符合環保要求；本發明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導電能力；本發明在導電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助於降低銀漿生產成本，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池製造成本的目的，取得了良好的經濟效益。
文檔編號H01B13/00GK102831957SQ20121030468
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者郭萬東, 汪聖付, 袁藝琴, 孟祥法, 劉晶晶, 董培才 申請人:合肥中南光電有限公司