一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法

2023-08-04 10:15:21 1

專利名稱：一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法
技術領域：
本發明屬於電子材料技術領域，涉及一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法。
背景技術：
隨著傳統能源的日益緊缺，因超量排放二氧化碳等溫室氣體引發的地球氣候變化問題長期存在且愈演愈烈，越來越多國家人民與政府已經認識到，能源結構的轉變勢在必行，太陽能、風能等新能源開發利用漸漸推向市場。太陽能產業經過多年發展，已非常成熟。目前的太陽能電池主要是晶體矽太陽能電池。 太陽能光伏發電技術作為太陽能利用中最具意義的技術，成為世界各國競相研究應用的熱點。最近10年以每年平均30%的速度遞增，最近3年更是以每年50%以上的速度高速增長。太陽能光伏發電已經成為可再生能源領域中繼風力發電之後產業化發展最快、最大的產業。在晶體矽太陽能電池的製備過程中，將銀漿印刷在矽片的正面和背面，形成柵線電極，具有作為電池片間串並聯的引線電極和提高電池轉換效率的作用。銀漿主要由銀粉、無機粘結劑、有機粘結劑以及添加劑等成分組成。其中銀粉為主要導電相，起到導電的作用；無機粘結劑的主要成分就是玻璃粉，在燒結的條件下，軟化形成熔融的玻璃層，起到將銀電極和矽基體粘結在一起的作用；有機粘結劑起到改善漿料的印刷性能的作用。目前，矽基太陽能用正面銀漿存在效率偏低、性能不穩定的問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，以解決矽基太陽能用正面銀漿效率偏低、性能不穩定的問題。為實現上述目的，本發明採用如下的技術方案一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備將重量百分比分別為=SiO2 8% 32%、PbO 32% 70%,B2O3 5% 30%、Ca0 1% 12%、Ti02 2% 10%和 Zn01% 10%混合均勻、熱熔、冷卻、粉碎、球磨、乾燥，過篩製得硼矽酸鋅玻璃粉；2)有機載體的製備按重量百分比將甲基纖維素樹脂8% 24%加入到76% 92 %的溶劑中，加熱溶解，過濾得到有機載體；3)漿料的製備漿料的組分按重量百分比包括硼矽酸鋅玻璃粉I 5%、超細銀粉30 75%、納米銀粉10 45%、有機載體6% 15%、溶劑4% 8%、助劑O. 2% 1%和輕質氧化鎂3% 8%，漿料製備時，將硼矽酸鋅玻璃粉、超細銀粉、納米銀粉、有機載體、溶劑和助劑，加入攪拌機混合均勻，然後在三輥機上分散，分散過程中加入輕質氧化鎂，過篩得到漿料；其中助劑包含分散劑和溜平劑。本發明進一步的改進在於，步驟I)中熱熔的溫度為1200°C，時間為30min ;步驟I)中過篩為過250nm標準篩。本發明進一步的改進在於，步驟3)中過篩為過300目標準篩，過篩之前需要將分散後的漿料研磨10 μ m以下。本發明進一步的改進在於，步驟2)和步驟3)中的溶劑相同，均為丁基卡必醇、十六醇、松油醇中的一種或幾種。本發明進一步的改進在於，步驟2)中加熱採用70_90°C的恆溫水槽。本發明進一步的改進在於，分散劑為聚乙烯醇脂、硬脂酸鈉、石蠟油中的一種或幾·種。本發明進一步的改進在於，步驟3)中溜平劑為三甘油脂肪酸鈉、己二酸二辛酯鈉、聚二甲基羧酸酯鈉中的一種或幾種。本發明進一步的改進在於，步驟3)中分散劑和溜平劑的質量比為(I 4) (4 I)。本發明進一步的改進在於，步驟3)中攪拌機為行星式攪拌機。本發明進一步的改進在於，步驟I)得到的硼矽酸鋅玻璃粉的膨脹係數為(60-78) X 10_7/K,軟化點為 400 600°C。相對於現有技術，本發明具有的有益效果為該漿料具有優異的印刷性，燒結後與矽片形成好的合金，柵線電極高度高、串聯電阻低、電池轉化效率高的特點，有效解決了效率偏低、性能不穩定的問題。
具體實施例方式以下結合具體實施實例進一步說明本發明的製備過程實施例1一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備按重量百分比將Si02 8%, PbO 70%, B2O3 5%, CaO3%, TiO2 4%, ZnO 10%混合均勻後，在1200°C下保溫30分鐘熔化後，經冷卻、粉碎、球磨、乾燥，過250目標準篩製得硼矽酸鋅玻璃粉產品。經測試，該玻璃粉膨脹係數約為75 X 10_7/K，軟化點為450°C。2)有機載體的製備按重量百分比將甲基纖維素樹脂8%加入到丁基卡必醇92%中，在恆溫70°C水槽中溶解完全，過濾得到有機載體；3)漿料的製備按重量百分比將硼矽酸鋅玻玻璃粉2%、超細銀粉43.4%、納米銀粉30%、有機載體11 %、丁基卡必醇8%和助劑0.6% (助劑為質量比1: 4的聚乙烯醇脂和三甘油脂肪酸鈉的混合物)，加入行星式攪拌機裡混合均勻，然後在三輥機上分散，分散過程中加入重量百分比5%的輕質氧化鎂，研磨至10 μ m以下，經300目標準篩過濾得到漿料產品。漿料的測試該漿料產品用Brookfield DV-1I粘度計測得粘度為320kcps的矽基太陽能用正面電極銀漿；使用絲網印刷在156*156單晶矽片(200±20μπι)上，經烘乾、燒結，用厚度測試儀測量柵線高度為18. 4μπι;用單體分選機測試其電性能數據得到轉化效率為17. 6%。實施例2
一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備按重量百分比將SiO2 12%,PbO 60%,B2O3 10%,CaO12%,TiO2 I %, ZnO 5%混合均勻後，在1200°C下保溫30分鐘熔化後，經冷卻、粉碎、球磨、乾燥、過250目標準篩製得硼矽酸鋅玻璃粉產品；經測試該玻璃粉膨脹係數約為68 X 10_7/K，軟化點為500°C ；2)有機載體的製備按重量百分比將將甲基纖維素樹脂24%加入到十六醇76%中，在恆溫75°C水槽中溶解完全，過濾得到有機載體；3)漿料的製備按重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉I %、超細銀粉75%、納米銀粉10%、有機載體6%、十六醇4%和助劑0.2% (助劑為質量比1: 2的硬脂酸鈉和聚甲基酸酸酯鈉的混合物)，加入到行星式攪拌機裡混合均勻，再在三輥機上分散，分散過程中加入 重量百分比3. 8%的輕質氧化鎂，研磨至10 μ m以下，經300目標準篩過濾得到漿料產品。漿料的測試該漿料產品用Brookfield DV-1I粘度計測得粘度為350kcps的矽基太陽能用正面電極銀漿；使用絲網印刷在156*156單晶矽片(200±20μπι)上，經烘乾、燒結，用厚度測試儀測量柵線高度為18. 8μπι;用單體分選機測試其電性能數據得到轉化效率為17. 7%。實施例3一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備按重量百分比將將SiO2 20%,Pb055%,B203 8%,CaO6%, TiO2 10%, ZnO 1%混合均勻後，在1200°C下保溫30分鐘熔化後，經冷卻、粉碎、球磨、乾燥、過250目標準篩製得硼矽酸鋅玻璃粉產品。經測試該玻璃粉膨脹係數約為70 X 10_7/K，軟化點為600°C ；2)有機載體的製備按重量百分比將將甲基纖維素樹脂10%加入到松油醇90%中，在恆溫80°C水槽中溶解完全，過濾得到有機載體；3)漿料的製備按重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉2. 5%、超細銀粉50%、納米銀粉19. 5%、有機載體12. 2%、松油醇7%和助劑O. 8% (助劑為質量比4 I的石蠟油和己二酸二辛酯鈉的混合物)，加入到行星式攪拌機裡混合均勻，再在三輥機上分散，分散過程中加入按重量百分比稱量8%的輕質氧化鎂、研磨至10 μ m以下，經300目標準篩過濾得到漿料產品。漿料的測試該漿料產品用Brookfield DV-1I粘度計測得粘度為340kcps的矽基太陽能用正面電極銀漿；使用絲網印刷在156*156單晶矽片(200±20μπι)上，經烘乾、燒結，用厚度測試儀測量柵線高度為18. 6μπι;用單體分選機測試其電性能數據得到轉化效率 17. 8%。實施例4一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備按重量百分比將SiO2 25%,PbO 45%,B2O3 20%,CaO1%> TiO 25%、ZnO 4%混合均勻後，在1200°C下保溫30分鐘熔化後，經冷卻、粉碎、球磨、乾燥、過250目標準篩製得硼矽酸鋅玻璃粉產品，經測試該玻璃粉膨脹係數約為78X 10_7/K，軟化點為400°C ；2)有機載體的製備按重量百分比將將甲基纖維素樹脂15%加入到丁基卡必醇45%和十六醇40%的混合物中，在恆溫90°C水槽中溶解完全，過濾得到有機載體；3)漿料的製備按重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉5%、超細銀粉30%、納米銀粉45%、有機載體7%、溶劑5%和助劑1% (助劑為質量比1: 3的分散劑和溜平劑，分散劑為質量比1: 2的聚乙烯醇脂和硬脂酸鈉的混合物，溜平劑為質量比3:5的三甘油脂肪酸鈉、己二酸二辛酯鈉的混合物)，加入到行星式攪拌機裡混合均勻，再在三輥機上分散，分散過程中加入重量百分比7%的輕質氧化鎂，研磨至ΙΟμπι以下，經300目標準篩過濾得到漿料產品，其中溶劑為質量比為45 40的丁基卡必醇和十六醇的混合物。漿料的測試該漿料產品用Brookfield DV-1I粘度計測得粘度為330kcps的矽基太陽能用正面電極銀漿；使用絲網印刷在156*156單晶矽片(200±20μπι)上，經烘乾、燒結，用厚度測試儀測量柵線高度為18. 9μπι;用 單體分選機測試其電性能數據得到轉化效率 17. 9%。實施例5I)硼矽酸鋅玻璃粉的製備按重量百分比將將SiO2 32%,Pb032%,B203 30%,CaO2%, TiO2 2%, ZnO 2%混合均勻後，在1200°C下保溫30分鐘熔化後，經冷卻、粉碎、球磨、乾燥、過250目標準篩製得硼矽酸鋅玻璃粉產品；經測試該玻璃粉膨脹係數約為72 X 10_7/K，軟化點為550°C ；2)有機載體的製備按重量百分比將將甲基纖維素樹脂按重量百分比20%加入到丁基卡必醇20%、十六醇20%、松油醇40%中，在恆溫90°C水槽中溶解完全，過濾得到有機載體；3)漿料的製備按重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉3%、超細銀粉35%、納米銀粉37.5%、有機載體15%、溶劑6%和助劑0.5% (助劑為質量比3 I的分散劑和溜平劑，分散劑為石蠟油，溜平劑為質量比2:5:8的三甘油脂肪酸鈉、己二酸二辛酯鈉、聚二甲基羧酸酯鈉的混合物)，加入到行星式攪拌機裡混合均勻，再在三輥機上分散，分散過程中加入重量百分比3%的輕質氧化鎂，研磨至10 μ m以下，經300目標準篩過濾得到漿料產品，其中溶劑為質量比20 20 40的丁基卡必醇、十六醇、松油醇的混合物。漿料的測試該漿料產品用Brookfield DV-1I粘度計測得粘度為320kcps的矽基太陽能用正面電極銀漿；使用絲網印刷在156*156單晶矽片(200±20μπι)上，經烘乾、燒結，用厚度測試儀測量柵線高度為17. 6μπι;用單體分選機測試其電性能數據得到轉化效率 17. 8%。通過合適的助劑、有機載體和溶劑改善印刷時可能出現的堵網和幹網現象；改變玻璃粉、超細銀粉、納米銀粉、輕質氧化鎂的添加比例可以改變柵線的印刷高度、接觸電阻和電池的轉化效率；改變有機載體和溶劑的添加比例可以調節產品的粘度、印刷性；改變分散劑和溜平劑的添加比例可以調節產品的塑性，流平性和印刷性。
權利要求
1.一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 1)硼矽酸鋅玻璃粉的製備將重量百分比分別為Si028% 32%、Pb032% 70%、B2O3 5% 30%、Ca0 1% 12%、Ti02 2% 10%和ZnO 1% 10%混合均勻、熱熔、冷卻、粉碎、球磨、乾燥，過篩製得硼矽酸鋅玻璃粉； 2)有機載體的製備按重量百分比將甲基纖維素樹脂8% 24%加入到76% 92%的溶劑中，加熱溶解，過濾得到有機載體； 3)漿料的製備漿料的組分按重量百分比包括硼矽酸鋅玻璃粉I 5%、超細銀粉30 75%、納米銀粉10 45%、有機載體6% 15%、溶劑4% 8%、助劑0. 2% 1%和輕質氧化鎂3% 8%，漿料製備時，按上述重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉、超細銀粉、納米銀粉、有機載體、溶劑和助劑，加入攪拌機混合均勻，然後在三輥機上分散，分散過程中加入輕質氧化鎂，過篩得到漿料；其中助劑包含分散劑和溜平劑。
2.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟I)中熱熔的溫度為1200°C,時間為30min ;步驟I)中過篩為過250nm標準篩。
3.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟3)中過篩為過300目標準篩,過篩之前需要將分散後的眾料研磨IOiim以下。
4.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟2)和步驟3)中的溶劑相同，均為丁基卡必醇、十六醇、松油醇中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟2)中加熱採用70-90°C的恆溫水槽。
6.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，分散劑為聚乙烯醇脂、硬脂酸鈉、石蠟油中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟3)中溜平劑為三甘油脂肪酸鈉、己二酸二辛酯鈉、聚二甲基羧酸酯鈉中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟3)中分散劑和溜平劑的質量比為(I 4) (4 I)。
9.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟3)中攪拌機為行星式攪拌機。
10.根據權利要求1所述的一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，其特徵在於，步驟I)得到的硼矽酸鋅玻璃粉的膨脹係數為(60-78) X 10_7/K，軟化點為400 600°C。
全文摘要
本發明公開了一種矽基太陽能用正面電極銀漿的製備方法，包括以下步驟，將重量百分比分別為SiO2 8％～32％、PbO 32％～70％、B2O3 5％～30％、CaO 1％～12％、TiO2 2％～10％和ZnO 1％～10％混合均勻、過篩；按重量百分比將甲基纖維素樹脂8％～24％加入到76％～92％的溶劑中，過濾；按重量百分比將硼矽酸鋅玻璃粉1～5％、超細銀粉30～75％、納米銀粉10～45％、有機載體6％～15％、溶劑4％～8％和助劑0.2％～1％，攪拌、分散，過篩。該漿料具有優異的印刷性，燒結後與矽片形成好的合金，柵線電極高度高、串聯電阻低、電池轉化效率高的特點。
文檔編號H01L31/0224GK103021567SQ20121051343
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者張宇陽 申請人:彩虹集團公司