專利名稱：一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種用于制備導電銀漿料原料的制備方法，尤其涉及太陽能電池電池正面銀漿和背面銀漿用銀包玻璃粉的制備方法。屬于太陽能制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
21世紀全球能源緊缺的現(xiàn)狀越來越突出，人們也逐漸意識到常規(guī)能源的局限性、 有限性和不可再生性，加上常規(guī)能源對環(huán)境造成嚴重的破壞，使得世界各國都加緊了對新能源的開發(fā)和利用，太陽能是新能源中一個極具發(fā)展前途的能源，太陽能電池發(fā)電與常規(guī)發(fā)電方式相比，其無污染、無噪音、安全可靠、維護簡單、建設(shè)周期短、具有大規(guī)模應(yīng)用的可能性。目前世界上太陽能電池的制備工藝已經(jīng)成熟，導電銀漿通過絲網(wǎng)印刷、低溫烘干、 高溫燒結(jié)工藝制備成太陽能電池的電極。導電銀漿主要由銀粉、玻璃粉、有機載體等原材料按不同配比制備而成。其中銀粉作為導電相；玻璃粉作為粘結(jié)相，在燒結(jié)過程中熔化，將銀粉帶到硅基板上與硅形成歐姆接觸；有機載體起臨時粘結(jié)的作用，使得漿料在保存過程中不易沉淀和氧化，在高溫時容易揮發(fā)。太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率與太陽能電池的串阻息息相關(guān)，為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，在實際制備太陽能電池的過程中，要盡量降低太陽能電池的串聯(lián)電阻，太陽能電池的串阻主要包括柵線的電阻、柵線與硅片的接觸電阻、硅片本身的電阻、背電極與硅片之間的接觸電阻。太陽能電池電極銀漿的絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)過程主要決定了正電極和背電極的接觸電阻。因此如何形成良好的歐姆接觸對于降低太陽能電池的接觸電阻具有很大的意義。電極在燒結(jié)時，銀漿料中的玻璃相軟化熔融，使銀隨著玻璃相的軟化熔融過程遷移到硅表面，在隨后的冷卻過程中，銀在硅片表面進行重結(jié)晶，并隨機生長，使其形成良好的歐姆接觸?，F(xiàn)有的技術(shù)中，銀粉和玻璃粉是機械混合在一起的，而銀包玻璃粉是通過化學反應(yīng)使銀鍍在玻璃粉的表面，增加了玻璃粉與銀粉的接觸，使接觸電阻顯著下降。中國專利ZL200520069797. 7報道了匯流電極銀漿料用銀包覆玻璃粒子，但該專利沒有公開銀包覆玻璃粒子的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝方法簡單、操作方便的太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝。采用該銀包玻璃粉制備的太陽能電池銀漿制備得到的太陽能電池電極中銀與硅基片形成良好的歐姆接觸，并能降低其接觸電阻。本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，包括下述步驟第一步玻璃粉的粗化將玻璃粉置于粗化液中超聲波清洗后，靜置至粉體沉降，傾析法去掉上層粗化液， 剩下的玻璃粉懸浮液再用去離子水清洗3-5次，于室溫下晾干，得到經(jīng)粗化的玻璃粉；所述粗化液為NaF與鹽酸的去離子水溶液；
第二步玻璃粉的活化敏化將第一步所得到的玻璃粉置于活化敏化液中超聲波清洗后，靜置至粉體沉降，固液分離，固體用去離子水沖洗3-5次，室溫下晾干，得到經(jīng)活化敏化的玻璃粉；所述活化敏化液為NaCl溶液、SnCl2 · 2H20溶液與鹽酸的去離子水混合液；第三步玻璃粉的銀包裹將第二步所得的玻璃粉加入硝酸銀溶液中，于在溫度為40 60°C，攪拌并同時向硝酸銀溶液中添加還原劑反應(yīng):3min后，沉淀，傾析法去掉上層溶液，得到銀包裹玻璃粉的懸浮液，經(jīng)過水洗和醇洗各3次后，在室溫下晾干得到銀包玻璃粉。本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，所述玻璃粉的粗化步驟中，所述粗化液為濃度為3. 5 4. 5g/L的NaF與濃度為37 %的鹽酸35_45mL的去離子水混合溶液，每升所述粗化液中添加50g玻璃粉，在功率為100W的超聲波清洗器超聲lOmin。本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，所述玻璃粉的活化敏化步驟中，所述活化敏化液由濃度為300 340g/L的NaCl溶液與濃度為83. 33 116. 67g/L的 SnCl2CH2O溶液，按體積比為5 3的比例混合后得到混合液，向所述混合液中添加濃度為 37wt. %的鹽酸，添加量按所述混合液的體積每升添加鹽酸62-88mL，然后，加去離子水至所述混合液體積的1. 25倍，得到活化敏化液；每升所述活化敏化液中添加50g玻璃粉，在功率為IOOW的超聲波清洗器超聲IOmin。本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，所述玻璃粉的銀包裹步驟中，所述硝酸銀與玻璃粉的質(zhì)量比為(1.5 2.0) 5，所述還原劑為抗壞血酸溶液，所述還原劑的添加量為硝酸銀質(zhì)量的1倍；所述攪拌采用電動攪拌機，轉(zhuǎn)速為200 ^ORPM。本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，所述玻璃粉的粒度為 0. 1-5 μ m0本發(fā)明一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，所述銀包玻璃粉的銀膜顆粒粒度小于lOOnm。本發(fā)明由于采用上述工藝方法，將已制備得到的玻璃粉經(jīng)過粗化、敏化活化處理， 然后干燥得到活化的玻璃粉。將活化的玻璃粉分別加入硝酸銀溶液、還原劑溶液或底液中， 調(diào)節(jié)玻璃粉和硝酸銀的比例，在溫度為40 60°C，轉(zhuǎn)速為200 ^ORPM條件下進行反應(yīng)， 反應(yīng)完全后所制備得到的納米銀粉鍍在了活化玻璃粉的表面，將其用去離水洗滌3次，無水乙醇洗滌3次，然后于室溫下晾干，即得到銀包玻璃粉。采用本發(fā)明專利的方法制備的銀包玻璃粉得到的導電銀漿料在進行燒結(jié)時，銀漿料中的玻璃相軟化熔融，使包覆在其表面的納米銀膜發(fā)生粘性和塑性流動，使銀隨著玻璃相的軟化熔融過程遷移到硅表面，在隨后的冷卻過程中，銀在硅片表面進行重結(jié)晶，并隨機生長，使其與硅基片形成良好的歐姆接觸，提高了電導率。該銀包玻璃粉有利于在高溫燒結(jié)中形成銀的過飽和，能夠提供足夠的銀在硅片表面重結(jié)晶，比單純的使用玻璃粉效果好，其原因是玻璃粉上所包覆的納米銀顆粒膜的熔點低，有益于銀與玻璃相反應(yīng)時的擴散，從而使得銀電極與硅基片直接形成良好的歐姆接觸，接觸電阻降低。本方法使得銀與硅基片的接觸面積大大增加，導電性更好，接觸電阻更低，對于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率具有很好的效果。綜上所述，本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便，制備得到的銀包玻璃粉制備的太陽能電池銀漿制備得到的太陽能電池電極中銀與硅基片形成良好的歐姆接觸，導電性更好，并能降低其接觸電阻，有效提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。適于工業(yè)化應(yīng)用。


圖1為玻璃粉的SEM圖。圖2為所制備得到的銀包玻璃粉的SEM圖。從圖2可以看出納米銀均勻地包裹在了玻璃粉的表面，通過透射電子顯微鏡測量，銀顆粒的粒徑小于100納米)。
具體實施例方式實施例1 玻璃粉的粗化處理稱取3. 5gNaF溶于IOOOmL的去離子水中，在完全溶解的NaF 溶液中加入35mL濃度約37%的鹽酸，攪拌均勻，最終將溶液稀釋到2000mL。將IOOg玻璃粉加入粗化液中，室溫下超聲10分鐘，靜置至粉體沉降后，取出粗化液，再用去離子水清洗玻璃粉體3次，于室溫下晾干。敏化活化處理將150g的NaCl溶于500mL去離子水中，得到溶液1 ；將25g的 SnCl2 · 2H20溶于300mL去離子水中，得到溶液2 ；把溶液2 —邊攪拌一邊加入到溶液1中， 得到溶液3，并加入50mL37%的鹽酸，最后加去離子水至IOOOmL,得到敏化、活化液。室溫下，將敏化、活化液倒入粗化后的50g玻璃粉體中，在超聲波作用下反應(yīng)10分鐘，之后靜置， 至粉體沉降后，取出敏化、活化液，用去離子水沖洗3次，于室溫下晾干。將粗化、敏化活化后的玻璃粉加入硝酸銀溶液中，硝酸銀與玻璃粉的質(zhì)量比為 1.5 5，還原劑為抗壞血酸溶液，為了使反應(yīng)完全，采用還原劑大大過量的方式，還原劑的添加量為硝酸銀質(zhì)量的1倍。在溫度為40°C，轉(zhuǎn)速為200RPM的電動攪拌條件下，還原劑溶液加入到硝酸銀溶液中，反應(yīng)3分鐘，反應(yīng)完全后沉淀，經(jīng)過水洗和醇洗各3次后，于室溫下晾干得到銀包玻璃粉。將銀粉、銀包玻璃粉和摻雜劑與有機載體按80 :5:1: 14(wt. % )的比例混合，三輥研磨到細度小于 ο μ m，即得到銀漿，將該銀漿絲網(wǎng)印刷到單晶硅片上，經(jīng)烘干、燒結(jié)后制成單晶硅太陽能電池，測試其光電性能，見表1，其光電轉(zhuǎn)化效率比未使用銀包玻璃粉(比較例)的高0.1個百分點。實施例2 玻璃粉的粗化處理稱取4gNaF溶于IOOOmL的去離子水中，在完全溶解的NaF溶液中加入40mL濃度約37%的鹽酸，攪拌均勻，最終將溶液稀釋到2000mL。將IOOg玻璃粉加入粗化液中，室溫下超聲10分鐘，靜置至粉體沉降后，取出粗化液，再用去離子水清洗玻璃粉體3次，于室溫下晾干。敏化活化處理將160g的NaCl溶于500mL去離子水中，得到溶液1 ；將30g的 SnCl2 · 2H20溶于300mL去離子水中，得到溶液2 ；把溶液2 —邊攪拌一邊加入到溶液1中， 得到溶液3，并加入60mL37%的鹽酸，最后加去離子水至IOOOmL,得到敏化、活化液。室溫下，將敏化、活化液倒入粗化后的50g玻璃粉體中，在超聲波作用下反應(yīng)10分鐘，之后靜置， 至粉體沉降后，取出敏化、活化液，用去離子水沖洗3次，于室溫下晾干。將粗化、敏化活化后的玻璃粉加入硝酸銀溶液中，硝酸銀與玻璃粉的質(zhì)量比為1.75 5，還原劑為抗壞血酸溶液，為了使反應(yīng)完全，采用還原劑大大過量的方式，還原劑的添加量為硝酸銀質(zhì)量的1倍。在溫度為50°C，轉(zhuǎn)速為MORPM的電動攪拌條件下，還原劑溶液加入到硝酸銀溶液中，反應(yīng)3分鐘，反應(yīng)完全后沉淀，經(jīng)過水洗和醇洗各3次后，于室溫下晾干得到銀包玻璃粉。將銀粉、銀包玻璃粉和摻雜劑與有機載體按80 :5:1: 14(wt. % )的比例混合，三輥研磨到細度小于 ο μ m，即得到銀漿，將該銀漿絲網(wǎng)印刷到單晶硅片上，經(jīng)烘干、燒結(jié)后制成單晶硅太陽能電池，測試其光電性能，見表1，其光電轉(zhuǎn)化效率比未使用銀包玻璃粉(比較例)的高0.3個百分點。實施例3 玻璃粉的粗化處理稱取4. 5gNaF溶于IOOOmL的去離子水中，在完全溶解的NaF 溶液中加入45mL濃度約37%的鹽酸，攪拌均勻，最終將溶液稀釋到2000mL。將IOOg玻璃粉加入粗化液中，室溫下超聲10分鐘，靜置至粉體沉降后，取出粗化液，再用去離子水清洗玻璃粉體3次，于室溫下晾干。敏化活化處理將170g的NaCl溶于500mL去離子水中，得到溶液1 ；將35g的 SnCl2 · 2H20溶于300mL去離子水中，得到溶液2 ；把溶液2 —邊攪拌一邊加入到溶液1中， 得到溶液3，并加入70mL37%的鹽酸，最后加去離子水至IOOOmL,得到敏化、活化液。室溫下，將敏化、活化液倒入粗化后的50g玻璃粉體中，在超聲波作用下反應(yīng)10分鐘，之后靜置， 至粉體沉降后，取出敏化、活化液，用去離子水沖洗3次，于室溫下晾干。將粗化、敏化活化后的玻璃粉加入硝酸銀溶液中，硝酸銀與玻璃粉的質(zhì)量比為 2 5，還原劑為抗壞血酸溶液，為了使反應(yīng)完全，采用還原劑大大過量的方式，還原劑的添加量為硝酸銀質(zhì)量的1倍。在溫度為60°C，轉(zhuǎn)速為^ORPM的電動攪拌條件下，還原劑溶液加入到硝酸銀溶液中，反應(yīng)3分鐘，反應(yīng)完全后沉淀，經(jīng)過水洗和醇洗各3次后，于室溫下晾干得到銀包玻璃粉。將銀粉、銀包玻璃粉和摻雜劑與有機載體按80 :5:1: 14(wt. % )的比例混合，三輥研磨到細度小于 ο μ m，即得到銀漿，將該銀漿絲網(wǎng)印刷到單晶硅片上，經(jīng)烘干、燒結(jié)后制成單晶硅太陽能電池，測試其光電性能，見表1，其光電轉(zhuǎn)化效率比未使用銀包玻璃粉(比較例)的高0.2個百分點。比較例將銀粉、玻璃粉和摻雜劑與有機載體按80 :5:1: 14(wt. % )的比例混合，三輥研磨到細度小于10 μ m，即得到銀漿，將該銀漿絲網(wǎng)印刷到單晶硅片上，經(jīng)烘干、燒結(jié)后制成單晶硅太陽能電池，測試其光電性能，見表1，其光電轉(zhuǎn)化效率比使用銀包玻璃粉(實施例1 3)的低0. 1 0. 3個百分點。表 權(quán)利要求
1.一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，包括下述步驟第一步玻璃粉的粗化將玻璃粉置于粗化液中超聲波清洗后，靜置至粉體沉降，傾析法去掉上層粗化液，剩下的玻璃粉懸浮液再用去離子水清洗3-5次，于室溫下晾干，得到經(jīng)粗化的玻璃粉；所述粗化液為NaF與鹽酸的去離子水溶液；第二步玻璃粉的活化敏化將第一步所得到的玻璃粉置于活化敏化液中超聲波清洗后，靜置至粉體沉降，固液分離，固體用去離子水沖洗3-5次，室溫下晾干，得到經(jīng)活化敏化的玻璃粉；所述活化敏化液為NaCl溶液、SnCl2 · 2H20溶液與鹽酸的去離子水混合液；第三步玻璃粉的銀包裹將第二步所得的玻璃粉加入硝酸銀溶液中，于在溫度為40 60°C，攪拌并同時向硝酸銀溶液中添加還原劑反應(yīng):3min后，沉淀，傾析法去掉上層溶液，得到銀包裹玻璃粉的懸浮液，經(jīng)過水洗和醇洗各3次后，在室溫下晾干得到銀包玻璃粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，其特征在于所述玻璃粉的粗化步驟中，所述粗化液為濃度為3. 5 4. 5g/L的NaF與濃度為37%的鹽酸35-45mL的去離子水混合溶液，每升所述粗化液中添加50g玻璃粉，在功率為100W的超聲波清洗器超聲lOmin。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，其特征在于所述玻璃粉的活化敏化步驟中，所述活化敏化液由濃度為300 340g/L的NaCl溶液與濃度為83. 33 116. 67g/L的SnCl2 ·2Η20溶液，按體積比為5 3的比例混合后得到混合液，向所述混合液中添加濃度為37wt. %的鹽酸，添加量按所述混合液的體積每升添加鹽酸 62-88mL，然后，加去離子水至所述混合液體積的1. 25倍，得到活化敏化液；每升所述活化敏化液中添加50g玻璃粉，在功率為IOOW的超聲波清洗器超聲lOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，其特征在于所述玻璃粉的銀包裹步驟中，所述硝酸銀與玻璃粉的質(zhì)量比為(1.5 2.0) 5，所述還原劑為抗壞血酸溶液，所述還原劑的添加量為硝酸銀質(zhì)量的1倍；所述攪拌采用電動攪拌機，轉(zhuǎn)速為200 ^ORPM。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，其特征在于所述玻璃粉的粒度為0. 1-5 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝， 其特征在于所述銀包玻璃粉的銀膜顆粒粒度小于lOOnm。
全文摘要
一種太陽能電池銀漿用銀包玻璃粉的制備工藝，包括玻璃粉的粗化、玻璃粉的活化敏化、玻璃粉的銀包裹工藝步驟；采用本發(fā)明專利方法制備的銀包玻璃粉得到的導電銀漿料在進行燒結(jié)時，玻璃粉顆粒本體首先發(fā)生軟化熔融，使包覆在其表面的納米銀膜發(fā)生粘性和塑性流動，最終遷移到硅基片上重結(jié)晶并長大，與硅基片直接形成良好的歐姆接觸，接觸電阻降低，接觸面積大大增加，導電性更好，對于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率具有很好的效果。本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便，制備得到的銀包玻璃粉制備的太陽能電池銀漿制備得到的太陽能電池電極中銀與硅基片形成良好的歐姆接觸，導電性更好，并能降低其接觸電阻，有效提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。適于工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號C03C17/10GK102351427SQ201110200609
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者張金玲, 甘衛(wèi)平, 趙楓, 郭桂全, 陳志波 申請人:湖南威能新材料科技有限公司