專(zhuān)利名稱(chēng)：用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種晶硅太陽(yáng)能電池正面銀漿用無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
光伏產(chǎn)業(yè)作為21世紀(jì)的朝陽(yáng)行業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊，受到世界各國(guó)的廣泛重視，并投入了大量的人力財(cái)力進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)，其中影響太陽(yáng)能利用效率的關(guān)鍵是如何提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，而影響太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的因素主要包括電池表面反射損失、接觸柵線和電極的陰影損失以及長(zhǎng)波段的非吸收的光學(xué)損失和半導(dǎo)體表面及體內(nèi)的光生載流子復(fù)合、半導(dǎo)體和金屬柵線的體電阻和半導(dǎo)體/金屬界面的電學(xué)損失。晶硅太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能電池的一種，它是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上,形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下,光生空穴由η區(qū)流向ρ區(qū),光生 電子由P區(qū)流向η區(qū)形成電流，通過(guò)柵線和電極將電流收集并傳輸出去。晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線是由導(dǎo)電銀漿通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成。該導(dǎo)電銀漿通常由銀粉、玻璃粉和有機(jī)載體制備而成。其中玻璃粉在快速燒結(jié)時(shí)液化，腐蝕硅片表面的減反射膜層，使銀粉和硅基片之間形成良好的歐姆接觸。玻璃粉的成分、含量、粒徑大小和軟化溫度會(huì)直接影響接觸電阻、穿透減反射膜能力、電極的導(dǎo)電性能和電極與基板之間的附著力，同時(shí)還會(huì)影響接觸柵線和電極對(duì)太陽(yáng)光的吸收和反射，從而影響太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。目前制備晶硅太陽(yáng)能電池正面銀漿用玻璃粉，大多采用Pb-Si-B、Pb-B-Zn等含鉛系列玻璃粉，這種玻璃粉具有熔點(diǎn)低，高溫熔化時(shí)流動(dòng)性好，與硅表面浸潤(rùn)良好以及電性對(duì)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用，但鉛含量很高，其使用對(duì)環(huán)境造成了非常大的污染，隨著2006年歐盟ROSH指令頒布，電子制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是電子產(chǎn)品無(wú)鉛化、綠色化，含鉛玻璃粉的應(yīng)用受到限制。而B(niǎo)i-B系、Zn-B系無(wú)鉛玻璃粉在高溫流動(dòng)性、玻璃與基片的浸潤(rùn)性都不如鉛玻璃粉。另外，公開(kāi)號(hào)為CN101483207A中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種環(huán)保型硅太陽(yáng)能電池正面柵線電極銀導(dǎo)體漿料，選用Ba-Zn-B系玻璃粉，能很好地熔化硅太陽(yáng)能電池片硅表面的減反射膜，使銀和硅能很好接觸，從而使電池片有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換性能，但其玻璃粉成分較多，生產(chǎn)控制比較復(fù)雜，玻璃軟化點(diǎn)高，同時(shí)玻璃粉粒徑較大，影響漿料的燒結(jié)性能。在申請(qǐng)公布號(hào)為CN102126829A中國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了一種無(wú)鉛玻璃粉，其軟化溫度、熔化溫度、熱膨脹系數(shù)等都適合于晶硅太陽(yáng)能電池正面銀漿，配制的銀漿制得的晶硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換率達(dá)17. 5%，但沒(méi)有考慮印刷柵線及電極對(duì)于光的吸收和電極柵線陰影對(duì)光的反射作用，沒(méi)有考慮接觸柵線和電極的陰影對(duì)提高光的吸收效率及轉(zhuǎn)化效率的影響。同時(shí)該專(zhuān)利優(yōu)選了 O. 5 5um的玻璃粉范圍，也沒(méi)有考慮粒度分布的均勻性以及跨度對(duì)減反射膜的穿透和銀粉與硅基體的附著力及導(dǎo)電性能產(chǎn)生的影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是改善電極和柵線以及電極陰影對(duì)光的吸收和反射，從而提高太陽(yáng)能電池片的光電轉(zhuǎn)化效率。提供一種低熔點(diǎn)無(wú)鉛玻璃粉及其制備方法，該玻璃粉完全替代傳統(tǒng)的含鉛玻璃，通過(guò)控制玻璃成分，使之形成一種玻璃半導(dǎo)體，通過(guò)制成漿料形成電極后，能減少印刷柵線和電極對(duì)太陽(yáng)光的反射，減少接觸柵線和電極陰影對(duì)光的影響，增加?xùn)啪€和電極對(duì)光的吸收，同時(shí)具有較低的軟化點(diǎn)、合適的熱膨脹系數(shù)和合理的粒徑分布及跨度，能在低溫度下融化并具有良好的流動(dòng)性，能很好的穿透硅基片表面的減反射膜，使銀晶體與硅基片形成良好的歐姆接觸，從而提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉，由重量百分比為Bi20330 60%,B2O3L 5 18%, ZnO I 13%, Al2O3 I 15%,BaO O. I 6%, TeO2IO 45% 和 Si023 25%配制加工而成，玻璃粉為玻璃半導(dǎo)體，軟化溫度為410 540°C，熱膨脹系數(shù)為56 75X 10_7/°C，粒徑范圍在O. 3 4um，粒徑跨度小于I. 3。本發(fā)明無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃組分中，加入TeO2使玻璃形成一種玻璃半導(dǎo)體，增強(qiáng)對(duì)光的吸收，同時(shí)減小對(duì)光的反射作用，優(yōu)選TeO2重量百分含量為15 40%。優(yōu)選的是所述玻璃粉其粒徑大小范圍為O. 3 4um，玻璃粉粒徑跨度小于I. 3。進(jìn)一步優(yōu)選的是所述無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉其粒徑形態(tài)為球形。本發(fā)明無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉的制備方法，包括下列步驟
Cl)按重量百分比稱(chēng)取各原料混合均勻，該無(wú)鉛玻璃粉組分由Bi203、B2O3> ZnO, A1203、BaO, TeO2和SiO2組成，各組分重量百分比含量為Bi20330 60%、B2O3L 5 18%、ZnO I 13%、Al2O3 I 15%、BaO O. I 6%、TeO2IO 45% 和 Si023 25%。(2)將混合料加入坩堝內(nèi)，將坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉；
(3)將熔煉好的玻璃液水淬；
(4)將水淬后的玻璃料烘干；
(5)對(duì)烘干的玻璃料進(jìn)行粉碎成粉末；
(6)對(duì)玻璃粉末進(jìn)行分級(jí)，得到粒度細(xì)、均勻的玻璃粉；
步驟(2)中將混合料熔煉是將混合料放入坩堝中并加蓋，在電爐內(nèi)加熱熔煉，所述坩堝為鉬坩堝，所述的熔煉是加熱熔煉溫度為980 1150°C，保溫時(shí)間20 90min。步驟(5)中對(duì)烘干的玻璃料進(jìn)行粉碎成粉末優(yōu)選采用行星球磨機(jī)與氣流粉碎機(jī)相結(jié)合的粉碎方式；
步驟(6)中對(duì)玻璃粉末進(jìn)行分級(jí)的設(shè)備優(yōu)選采用氣流分級(jí)設(shè)備。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉用于制作晶硅太陽(yáng)能電池正面銀漿料作為粘結(jié)相，能形成一種玻璃半導(dǎo)體，通過(guò)制成漿料形成電極后，能減少印刷柵線和電極對(duì)太陽(yáng)光的反射，減少接觸柵線和電極陰影對(duì)光的影響，增加?xùn)啪€和電極對(duì)光的吸收，同時(shí)具有較低的軟化點(diǎn)、低的熱膨脹系數(shù)，具有良好的流動(dòng)性，能很好的穿透硅基片表面的減反射膜，使銀晶體與硅基片形成良好的歐姆接觸，而且原料組成成分少，制備工藝簡(jiǎn)單，從而有益于提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，表I是實(shí)施例的成分配比及測(cè)試的性能指標(biāo)。實(shí)施例I
按表I中實(shí)施例I配方配料lOOOg，并混合均勻，將混合料裝入鉬坩堝內(nèi)，將鉬坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1050°C，保溫30分鐘；熔制好的玻璃液立即倒入純凈水中，進(jìn)行水淬后形成細(xì)小顆粒，在常壓下120°C的烘箱中烘干；干燥的玻璃顆粒用氣流粉碎機(jī)粉碎至粒徑D90在8um以下,再采用球磨粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎至粒徑D90至5um以下；將得到的粒徑5um以下的玻璃粉末用氣流分機(jī)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，制得粒徑在O. 3 4um，粒徑跨度小于I. 3的低熔點(diǎn)玻璃粉末，測(cè)試玻璃粉的各項(xiàng)性能參數(shù)見(jiàn)表1，將制得的玻璃粉按銀漿料總重的3%加入導(dǎo)電銀漿中，通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線，測(cè)試電池片的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例2 按表I中實(shí)施例2配方配料lOOOg，并混合均勻，將混合料裝入鉬坩堝內(nèi)，將鉬坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1000°C，保溫40分鐘；熔制好的玻璃液立即倒入純凈水中，進(jìn)行水淬后形成細(xì)小顆粒，在常壓下120°C的烘箱中烘干；干燥的玻璃顆粒用氣流粉碎機(jī)粉碎至粒徑D90在8um以下,再采用球磨粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎至粒徑D90至5um以下；將得到的粒徑5um以下的玻璃粉末用氣流分機(jī)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，制得粒徑在0. 3 4um，粒徑跨度小于I. 3的低熔點(diǎn)玻璃粉末，測(cè)試玻璃粉的各項(xiàng)性能參數(shù)見(jiàn)表1，將制得的玻璃粉按銀漿料總重的3%加入導(dǎo)電銀漿中，通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線，測(cè)試電池片的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例3
按表I中實(shí)施例3配方配料lOOOg，并混合均勻，將混合料裝入鉬坩堝內(nèi)，將鉬坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1000°C，保溫50分鐘；熔制好的玻璃液立即倒入純凈水中，進(jìn)行水淬后形成細(xì)小顆粒，在常壓下120°C的烘箱中烘干；干燥的玻璃顆粒用氣流粉碎機(jī)粉碎至粒徑D90在8um以下,再采用球磨粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎至粒徑D90至5um以下；將得到的粒徑5um以下的玻璃粉末用氣流分機(jī)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，制得粒徑在
0.3 4um，粒徑跨度小于I. 3的低熔點(diǎn)玻璃粉末，測(cè)試玻璃粉的各項(xiàng)性能參數(shù)見(jiàn)表1，將制得的玻璃粉按銀漿料總重的3%加入導(dǎo)電銀漿中，通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線，測(cè)試電池片的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例4
按表I中實(shí)施例3配方配料lOOOg，并混合均勻，將混合料裝入鉬坩堝內(nèi)，將鉬坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1100°C，保溫20分鐘；熔制好的玻璃液立即倒入純凈水中，進(jìn)行水淬后形成細(xì)小顆粒，在常壓下120°C的烘箱中烘干；干燥的玻璃顆粒用氣流粉碎機(jī)粉碎至粒徑D90在8um以下,再采用球磨粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎至粒徑D90至5um以下；將得到5um以下粒徑的玻璃粉末用氣流分機(jī)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，制得粒徑在0. 3 4um,粒徑跨度小于I. 3的低熔點(diǎn)玻璃粉末，測(cè)試玻璃粉的各項(xiàng)性能參數(shù)見(jiàn)表1，將制得的玻璃粉按銀漿料總重的3%加入導(dǎo)電銀漿中，通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線，測(cè)試電池片的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例5按表I中實(shí)施例3配方配料lOOOg，并混合均勻，將混合料裝入鉬坩堝內(nèi)，將鉬坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1100°C，保溫20分鐘；熔制好的玻璃液立即倒入純凈水中，進(jìn)行水淬后形成細(xì)小顆粒，在常壓下120°C的烘箱中烘干；干燥的玻璃顆粒用氣流粉碎機(jī)粉碎至粒徑D90在8um以下,再采用球磨粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎至粒徑D90至5um以下，將得到的玻璃粉測(cè)試各項(xiàng)性能參數(shù)見(jiàn)表1，將制得的玻璃粉按銀漿料總重的3%加入導(dǎo)電銀漿中，通過(guò)印刷、烘干、燒結(jié)工藝制成晶硅太陽(yáng)能電池正面電極和柵線，測(cè)試電池片的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表I。表I.實(shí)施例的成分配比及性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉，其特征在于是由重量百分比為Bi20330 60%、B2O3L 5 18%、ZnO I 13%、Al2O3 I 15%、BaO O. I 6%、TeO2IO 45%和Si023 25%配制加工而成，玻璃粉為玻璃半導(dǎo)體，軟化溫度為410 540°C，熱膨脹系數(shù)為56 75X 1(TV°C，粒徑范圍在O. 3 4um，粒徑跨度小于I. 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉，其特征在于所述TeO2重量百分含量為15 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉，其特征在于所述玻璃粉其粒徑形態(tài)為球形。
4.按照權(quán)利要求I所述的一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉的制備方法，其特征是依次按下列步驟和條件加工 Cl)按重量百分比稱(chēng)取各原料混合均勻，該無(wú)鉛玻璃粉組分由Bi203、B2O3> ZnO, A1203、BaO, TeO2和SiO2組成，各組分重量百分比含量為Bi20330 60%、B2O3L 5 18%、ZnO I 13%、Al2O3 I 15%、BaO O. I 6%、TeO2IO 45% 和 Si023 25% ； (2)將混合料加入坩堝內(nèi)，將坩堝加蓋并放入硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱熔煉； (3)將熔煉好的玻璃液水淬； (4)將水淬后的玻璃料烘干； (5)對(duì)烘干的玻璃料進(jìn)行粉碎成粉末； (6)對(duì)玻璃粉末進(jìn)行分級(jí)，得到粒度細(xì)、均勻的玻璃粉； 步驟(2)中將混合料熔煉是將混合料放入坩堝中并加蓋，在電爐內(nèi)加熱熔煉，所述坩堝為鉬坩堝，所述的熔煉是加熱熔煉溫度為980 1150°C，保溫時(shí)間20 90min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉的制備方法，其特征在于步驟(5)中對(duì)烘干的玻璃料進(jìn)行粉碎成粉末采用行星球磨機(jī)與氣流粉碎機(jī)相結(jié)合的粉碎方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔玻璃粉的制備方法，其特征在于步驟(6)中對(duì)玻璃粉末進(jìn)行分級(jí)的設(shè)備采用氣流分級(jí)設(shè)備。
全文摘要
一種用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿無(wú)鉛低熔點(diǎn)玻璃粉及其制備方法，主要用于硅太陽(yáng)能電池正面銀漿作粘結(jié)劑，其組分及重量百分比含量為Bi2O330～60%、B2O31.5～18%、ZnO1～13%、Al2O31～15%、BaO0.1～6%、TeO210～45%和SiO23～25%，其制備方法為①稱(chēng)量配制混合料；②混合料加入坩堝中加蓋熔煉；③水淬熔制好的玻璃液；④烘干粉碎；⑤粉末分級(jí)。本發(fā)明制得的玻璃粉導(dǎo)電性能良好，能減少印刷柵線和電極對(duì)太陽(yáng)光的吸收和反射，減少接觸柵線和電極的陰影損失，同時(shí)具有較低的軟化點(diǎn)、低的熱膨脹系數(shù)，有益于提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。
文檔編號(hào)C03C12/00GK102910828SQ20121047453
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者劉順勇, 李飛, 代勇, 趙和英, 郭之軍, 賀思全, 陳文強(qiáng), 呂昌 申請(qǐng)人:貴州威頓晶磷電子材料有限公司