一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製作方法
2023-12-12 15:01:57
本發明屬於太陽能電池技術領域，具體涉及一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
背景技術：
太陽能電池是能把光能直接轉換成電能的半導體器件，主要是半導體材料製造成的。太陽電池把光能轉化成電能，包括下面三個過程；1、太陽光或其他光照射到太陽能電池的表面；2、太陽能電池的半導體能吸收光子，並激發出電子－空穴對，這些電子空穴對被太陽電池的內建場分離，分離的條件：a、有內建電場；b、電子空穴有足夠長的壽命和遷移率，使μt足夠大，μt為在內建場的作用下，在電子空穴的壽命時間內漂移的距離，這個距離保證電子空穴「分開」，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，太陽電池利用PN結或PIN結勢壘區的靜電場達到分離電子、空穴的目的；3、被分離的電子空穴，經電極收集輸出到電池體外，形成電池。
太陽能電池背電極和正電極使用銀漿，燒結工藝需經過低溫、中溫、高溫和冷卻4個階段，低溫階段一般在400度以內，中溫400-700度，高溫700-900度，在低溫階段漿料中的有機溶劑充分揮發，中溫階段玻璃料開始熔化，有機粘結劑充分燃燒，Ag和玻璃料發生離子交換反應，生成Ag2O，玻璃料將SiNx膜腐蝕，在高溫階段Ag2O 、Si和玻璃料發生反應，發生Ag、Si接觸，冷卻過程中Ag在表面結晶生長，玻璃料使漿料緊緊附著在矽片表面， 最終形成柵線和矽片的歐姆接觸。背電場使用鋁漿進行印刷，漿料由金屬粉、玻璃料，有機溶劑、有機粘結劑組成。正面電極漿料的選擇標準：能與矽片形成牢固的歐姆接觸， 自身體電阻小，可焊接性強，汙染小，成本低，解析度高，與擴散層方塊電阻匹配性好。背面鋁漿的選擇標註：合理的粒徑，粘度，燒結後電阻率低，耐潮溼，附著力好。
CN102408653A公開一種太陽能電池鋁漿用有機粘合劑及其製備方法，以質量份數計，包括聚乙烯縮丁醛樹脂3-12份、有機溶劑88 -95份、溼潤分散劑0-2份和消泡劑0-2份；CN101555394A公開一有機粘合劑，按質量份組成為：乙基纖維素23%，醋丁纖維素1%-5%，有機溶劑88%-94%，溼潤分散劑0.2%-1%， 消泡劑1%-3%，總量100%；其製備方法為：將所述組份投入反應釜內, 攪拌速度60-80r/min狀態下升溫至120-140℃恆溫2-4 h，反應釜內的所述組份得到均勻混合及充分反應，反應物冷卻之後用絲網過濾，得到矽太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，但是，這些有機粘結劑存在粘接強度不高，方阻偏高的問題。
技術實現要素：
本發明提供一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以解決現有太陽能電池鋁漿用有機粘結劑應用於太陽能電池鋁漿時，粘合強度較低，電阻率和碎片率相對較高等問題。本發明製得的太陽能電池鋁漿用有機粘結劑應用於太陽能電池鋁漿時，可以使粘合強度提高，能夠達到1級；另外可以同時降低電阻率和碎片率。
為解決以上技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以重量份為單位，包括以下原料：1，3-丙二醇60-80份、羧甲基纖維素10-14份、聚丙交酯5-9份、癸二酸二異辛酯4-8份、雙丙酮丙烯醯胺6-12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4-6份、環氧氯丁烷3-5份、尿素2-4份、丙烯酸15-38份、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷0.6-1.3份、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2-0.5份、鉑催化劑0.2-0.3份、二乙醇胺6-12份、鋁溶膠8-15份、檸檬酸酯0.8-1.4份、聚丙二烯橡膠0.6-1份、丙基三甲氧基矽烷0.3-0.7份、有機錫穩定劑0.2-0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6-1.2份；
所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製備方法，包括以下步驟：
S1：將1，3-丙二醇、羧甲基纖維素、聚丙交酯、癸二酸二異辛酯、雙丙酮丙烯醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉在轉速為100-200r/min下攪拌8-12min，製得漿料Ⅰ；
S2：將步驟S1製得的漿料Ⅰ的pH值調節為5.7-6，接著加入環氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、鉑催化劑，然後在微波功率為100-200W，溫度為74-85℃，轉速為80-120r/min下進行攪拌反應1.5-2.5h，製得漿料Ⅱ；
S3：將步驟S2製得的漿料Ⅱ的pH值調節為6.2-6.5，接著加入二乙醇胺、鋁溶膠、檸檬酸酯、聚丙二烯橡膠、丙基三甲氧基矽烷，然後在微波功率為150-250W，溫度為88-94℃，轉速為80-100r/min下進行攪拌反應0.8-1.2h，製得漿料Ⅲ；
S4：將步驟S3製得的漿料Ⅲ的pH值調節為7.8-8.2，接著加入有機錫穩定劑，控制溫度為72-76℃，糊化時間為45-55min，糊化時間為結束後降至32-34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在轉速為60-80r/min下攪拌12-18min，製得太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
進一步地，步驟S1中所述轉速為200r/min下攪拌8min，製得漿料Ⅰ。
進一步地，步驟S2中所述微波功率為150-200W，溫度為80-85℃，轉速為100-120r/min下進行攪拌反應1.5-2h，製得漿料Ⅱ。
進一步地，所述微波功率為200W，溫度為85℃，轉速為120r/min下進行攪拌反應1.5h，製得漿料Ⅱ。
進一步地，步驟S3中所述微波功率為200-250W，溫度為90-94℃，轉速為90-100r/min下進行攪拌反應0.8-1h，製得漿料Ⅲ。
進一步地，步驟S3中所述微波功率為250W，溫度為94℃，轉速為100r/min下進行攪拌反應0.8h，製得漿料Ⅲ。
進一步地，步驟S4中所述控制溫度為74-76℃，糊化時間為45-50min。
進一步地，所述控制溫度為76℃，糊化時間為45min。
本發明具有以下有益效果：
本發明製得的太陽能電池鋁漿用有機粘結劑應用於太陽能電池鋁漿時，可以使粘合強度提高，能夠達到1級；另外可以同時降低電阻率和碎片率。
具體實施方式
為便於更好地理解本發明，通過以下實例加以說明，這些實例屬於本發明的保護範圍，但不限制本發明的保護範圍。
在實施例中，所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以重量份為單位，包括以下原料：1，3-丙二醇60-80份、羧甲基纖維素10-14份、聚丙交酯5-9份、癸二酸二異辛酯4-8份、雙丙酮丙烯醯胺6-12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4-6份、環氧氯丁烷3-5份、尿素2-4份、丙烯酸15-38份、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷0.6-1.3份、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2-0.5份、鉑催化劑0.2-0.3份、二乙醇胺6-12份、鋁溶膠8-15份、檸檬酸酯0.8-1.4份、聚丙二烯橡膠0.6-1份、丙基三甲氧基矽烷0.3-0.7份、有機錫穩定劑0.2-0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6-1.2份；
所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製備方法，包括以下步驟：
S1：將1，3-丙二醇、羧甲基纖維素、聚丙交酯、癸二酸二異辛酯、雙丙酮丙烯醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉在轉速為100-200r/min下攪拌8-12min，製得漿料Ⅰ；
S2：將步驟S1製得的漿料Ⅰ的pH值調節為5.7-6，接著加入環氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、鉑催化劑，然後在微波功率為100-200W，溫度為74-85℃，轉速為80-120r/min下進行攪拌反應1.5-2.5h，製得漿料Ⅱ；
S3：將步驟S2製得的漿料Ⅱ的pH值調節為6.2-6.5，接著加入二乙醇胺、鋁溶膠、檸檬酸酯、聚丙二烯橡膠、丙基三甲氧基矽烷，然後在微波功率為150-250W，溫度為88-94℃，轉速為80-100r/min下進行攪拌反應0.8-1.2h，製得漿料Ⅲ；
S4：將步驟S3製得的漿料Ⅲ的pH值調節為7.8-8.2，接著加入有機錫穩定劑，控制溫度為72-76℃，糊化時間為45-55min，糊化時間為結束後降至32-34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在轉速為60-80r/min下攪拌12-18min，製得太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
下面通過更具體的實施例對本發明進行說明。
實施例1
一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以重量份為單位，包括以下原料：1，3-丙二醇70份、羧甲基纖維素12份、聚丙交酯7份、癸二酸二異辛酯6份、雙丙酮丙烯醯胺9份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉5份、環氧氯丁烷4份、尿素3份、丙烯酸26份、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷1份、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.4份、鉑催化劑0.2份、二乙醇胺9份、鋁溶膠12份、檸檬酸酯1.2份、聚丙二烯橡膠0.8份、丙基三甲氧基矽烷0.5份、有機錫穩定劑0.3份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.9份；
所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製備方法，包括以下步驟：
S1：將1，3-丙二醇、羧甲基纖維素、聚丙交酯、癸二酸二異辛酯、雙丙酮丙烯醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉在轉速為150r/min下攪拌10min，製得漿料Ⅰ；
S2：將步驟S1製得的漿料Ⅰ的pH值調節為5.8，接著加入環氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、鉑催化劑，然後在微波功率為150W，溫度為80℃，轉速為100r/min下進行攪拌反應2h，製得漿料Ⅱ；
S3：將步驟S2製得的漿料Ⅱ的pH值調節為6.4，接著加入二乙醇胺、鋁溶膠、檸檬酸酯、聚丙二烯橡膠、丙基三甲氧基矽烷，然後在微波功率為200W，溫度為90℃，轉速為90r/min下進行攪拌反應1h，製得漿料Ⅲ；
S4：將步驟S3製得的漿料Ⅲ的pH值調節為8，接著加入有機錫穩定劑，控制溫度為74℃，糊化時間為50min，糊化時間為結束後降至33℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在轉速為70r/min下攪拌15min，製得太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
實施例2
一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以重量份為單位，包括以下原料：1，3-丙二醇60份、羧甲基纖維素10份、聚丙交酯5份、癸二酸二異辛酯4份、雙丙酮丙烯醯胺6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4份、環氧氯丁烷3份、尿素2份、丙烯酸15份、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷0.6份、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2份、鉑催化劑0.2份、二乙醇胺6份、鋁溶膠8份、檸檬酸酯0.8份、聚丙二烯橡膠0.6份、丙基三甲氧基矽烷0.3份、有機錫穩定劑0.2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6份；
所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製備方法，包括以下步驟：
S1：將1，3-丙二醇、羧甲基纖維素、聚丙交酯、癸二酸二異辛酯、雙丙酮丙烯醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉在轉速為100r/min下攪拌12min，製得漿料Ⅰ；
S2：將步驟S1製得的漿料Ⅰ的pH值調節為5.7，接著加入環氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、鉑催化劑，然後在微波功率為100W，溫度為74℃，轉速為80r/min下進行攪拌反應2.5h，製得漿料Ⅱ；
S3：將步驟S2製得的漿料Ⅱ的pH值調節為6.2，接著加入二乙醇胺、鋁溶膠、檸檬酸酯、聚丙二烯橡膠、丙基三甲氧基矽烷，然後在微波功率為150W，溫度為88℃，轉速為80r/min下進行攪拌反應1.2h，製得漿料Ⅲ；
S4：將步驟S3製得的漿料Ⅲ的pH值調節為7.8，接著加入有機錫穩定劑，控制溫度為72℃，糊化時間為55min，糊化時間為結束後降至32℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在轉速為60r/min下攪拌18min，製得太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
實施例3
一種太陽能電池鋁漿用有機粘結劑，以重量份為單位，包括以下原料：1，3-丙二醇80份、羧甲基纖維素14份、聚丙交酯9份、癸二酸二異辛酯8份、雙丙酮丙烯醯胺12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉6份、環氧氯丁烷5份、尿素4份、丙烯酸38份、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷1.3份、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.5份、鉑催化劑0.3份、二乙醇胺12份、鋁溶膠15份、檸檬酸酯1.4份、聚丙二烯橡膠1份、丙基三甲氧基矽烷0.7份、有機錫穩定劑0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1.2份；
所述太陽能電池鋁漿用有機粘結劑的製備方法，包括以下步驟：
S1：將1，3-丙二醇、羧甲基纖維素、聚丙交酯、癸二酸二異辛酯、雙丙酮丙烯醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉在轉速為200r/min下攪拌12min，製得漿料Ⅰ；
S2：將步驟S1製得的漿料Ⅰ的pH值調節為6，接著加入環氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-雙( 苯甲醯過氧)-己烷、偶氮二異丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、鉑催化劑，然後在微波功率為200W，溫度為85℃，轉速為120r/min下進行攪拌反應1.5h，製得漿料Ⅱ；
S3：將步驟S2製得的漿料Ⅱ的pH值調節為6.5，接著加入二乙醇胺、鋁溶膠、檸檬酸酯、聚丙二烯橡膠、丙基三甲氧基矽烷，然後在微波功率為250W，溫度為94℃，轉速為100r/min下進行攪拌反應0.8h，製得漿料Ⅲ；
S4：將步驟S3製得的漿料Ⅲ的pH值調節為8.2，接著加入有機錫穩定劑，控制溫度為76℃，糊化時間為45min，糊化時間為結束後降至34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在轉速為80r/min下攪拌12min，製得太陽能電池鋁漿用有機粘結劑。
實施例1-3製得的太陽能電池鋁漿用有機粘結劑性能檢驗：
性能檢驗方法採用間接檢驗方法，將所得有機粘結劑按下述方法製備成矽太陽能電池鋁漿，測試矽太陽能電池鋁漿與有機粘結劑相關的性能：按質量份的有機粘結劑30%，鋁粉68%，玻璃粉2%配比，其中有機粘結劑實施例1-3製備所得物；鋁粉為球形，純度>99.8%，中位徑5-8μm，跨度1.1-1.5，松裝密度0.45-0.6g/cm3；玻璃粉按質量份SiO2，14%，B2O320%，Al2O310%，Bi2O325%，ZrO213%，ZnO15%，MoO33% 混合均勻，於145℃下乾燥3.5h後，進入高溫爐中，850℃熔煉1h，水淬後烘乾，用行星式球磨機球磨至10μm 以下，烘乾得玻璃粉。將上述原料混合均勻後，用三輥研磨機研磨6h，得矽太陽能電池鋁漿。
所得電池鋁漿性能的測試：依據GB/T17473.5方法以及使用NDJ-79型粘度計測試鋁漿粘度；將鋁漿料用280目迷宮圖案絲網印刷於太陽能電池矽片背面，於烘箱中200℃下乾燥12min，進入隧道爐燒結，燒結峰值溫度680±10℃，燒結時間15min，得太陽能電池矽片鋁背電揚電極，依據GB/T17473.3以及使用41/2 位數字多用表測試鋁背電場電極層的方塊電阻值。
碎片率測試：將鋁漿料用280目絲網印刷於太陽能電池矽片上，進入旋轉式烘箱乾燥，烘乾溫度180-200℃，時間8min，以1000片為1組統計烘乾後（在燒結之前）太陽能電池矽片的碎片率。
粘合強度測試：將鋁漿料用280目絲網印刷於矽片上，進入旋轉式烘箱乾燥，烘乾溫度180-200℃，時間8min，按GB/T 9286-1998所述劃格試驗法測定該有機
粘結劑所配鋁漿料與矽基體在烘乾後（在燒結之前）的粘合強度。
從表中可以看出，本發明製得的太陽能電池鋁漿用有機粘結劑具有較好的粘合強度，能夠達到1級，另外，碎片率和方阻較低，可見本發明製得的太陽能電池鋁漿用有機粘結劑性能優異。
以上內容不能認定本發明具體實施只局限於這些說明，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。