太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁 30~50份，堿土金屬氧化物2~5份，氧化鋅 1~3份，氧化鈣 1.5~3.5份，碳酸鹽 10~30份，硫酸鹽 8~15份，葡萄糖 2~8份，甲醇 1~5份，甘油 1~3份，PVC 10~20份。所述堿土金屬氧化物為氧化鎂或者氧化鈹。所述碳酸鹽為碳酸鉀。所述硫酸鹽為硫酸鈉或者硫酸氫鈉。該玻璃粉具有對(duì)硅基板和鋁粉良好的潤(rùn)濕性，能在鋁膜和基板之間形成良好的接觸界面，應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中可以明顯提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃 粉及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 短缺的能源已嚴(yán)重影響人們的生活和制約社會(huì)的發(fā)展。豐富的太陽(yáng)能是重要的清 潔能源，是取之不盡、用之不竭、無(wú)污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。第一次石油危機(jī) 之后，各國(guó)競(jìng)相開展太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等清潔和可再生能源的應(yīng)用研究，尤其是太陽(yáng)能的 應(yīng)用研究最為廣泛。
[0003] 太陽(yáng)能作為一種綠色能源對(duì)環(huán)境沒有任何無(wú)污染性，而且它的來(lái)源簡(jiǎn)單，可以說(shuō) 是在人類的生存年限內(nèi)其是取之不盡用之不竭的。太陽(yáng)能不僅是一次性能源，還是清潔能 源，它資源豐富、普遍存在、無(wú)需運(yùn)輸、還可免費(fèi)使用、最重要的是對(duì)環(huán)境沒有任何污染。太 陽(yáng)能電池也因太陽(yáng)能的特殊性具有許多其他發(fā)電方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)：不受地域限制、不 消耗燃料、規(guī)模可大可小、靈活性大、無(wú)污染、無(wú)噪音、安全可靠、建設(shè)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單、最 具有大規(guī)模應(yīng)用的可能性。所以很多專家把太陽(yáng)能能源作為可替代的能源去開發(fā)，希望太 陽(yáng)能夠造福于人類?，F(xiàn)如今所使用的太陽(yáng)能有很大一部分是由太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換得來(lái)的。因?yàn)?太陽(yáng)能電池對(duì)光有感應(yīng)，能夠把照射在其表面的光能轉(zhuǎn)換為電能。目前，在有關(guān)專家的努 力下，太陽(yáng)能電池己經(jīng)走向了商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。
[0004] 玻璃粉作為高溫粘能相，其軟化溫度決定燒結(jié)峰值溫度。玻璃粉對(duì)硅基板和金屬 粉末的潤(rùn)濕性能對(duì)膜層的燒接強(qiáng)度非常有幫助，良好的潤(rùn)濕性能良好，膜層的燥接強(qiáng)度就 高，反之亦然。電子漿料用的低焰玻璃的熱膨脹系數(shù)是一種匹配參數(shù)，過(guò)大將導(dǎo)致晶體硅 電池片翅曲嚴(yán)重，一般要求熱膨脹系數(shù)和桂基板的相近，最好是相同。熱膨脹系數(shù)不匹 配，燒結(jié)后得到的電池片性能將有非常大的熱應(yīng)力，電池片在工作期間有較大的熱沖擊， 大的熱應(yīng)力有可能導(dǎo)致電池片裂直至失效。玻璃作為高溫粘結(jié)相在燒結(jié)過(guò)程中生成液相進(jìn) 行遷移，在此過(guò)程可以攜帶和包裹金屬顆粒進(jìn)行遷移和潤(rùn)濕，進(jìn)而促進(jìn)了金屬顆粒燒結(jié)致 密化。在晶體硅太陽(yáng)能電池的實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，一般會(huì)在晶 體硅太陽(yáng)能電池的背光面制作一層膜，稱為鋁背場(chǎng)，鋁背場(chǎng)的作用有兩個(gè)：減少少數(shù)載流 子在背面復(fù)合的概率；作為收集電流的金屬電極。玻璃粉在漿料中主要起助熔劑作用，用 以潤(rùn)濕鋁粉，提高鋁粉流動(dòng)性，促進(jìn)鋁硅合金層及鋁背場(chǎng)的形成，是影響導(dǎo)電鋁漿性能的重 要因素，目前的導(dǎo)電鋁漿用玻璃粉大多含有各種微量金屬元素，比如鉛，會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池帶 來(lái)電荷損失，不適用于太陽(yáng)能電池背面鋁漿用，因此，需要開發(fā)新型太陽(yáng)能電池適用的玻璃 粉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉及其制備方法，該玻璃粉 具有對(duì)硅基板和鋁粉良好的潤(rùn)濕性，能在鋁膜和基板之間形成良好的接觸界面，應(yīng)用于太 陽(yáng)能電池中可以明顯提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁30~50 份，堿土金屬氧化物2~5份，氧化鋅1~3份，氧化鈣1.5~3. 5份，碳酸鹽10~30份，硫酸鹽 8~15份，葡萄糖2~8份，甲醇1~5份，甘油1~3份，PVC 10~20份。
[0007] 所述堿土金屬氧化物為氧化鎂或者氧化鈹。
[0008] 所述碳酸鹽為碳酸鉀。
[0009] 所述硫酸鹽為硫酸鈉或者硫酸氫鈉。
[0010] 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁35~45 份，堿土金屬氧化物3~4份，氧化鋅1.8~2. 3份，氧化鈣2~3份，碳酸鹽15~25份，硫酸鹽 1〇~13份，葡萄糖4~6份，甲醇2~4份，甘油1~3份，PVC 12~18份。
[0011] 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁40份， 堿土金屬氧化物3. 5份，氧化鋅2份，氧化鈣2. 5份，碳酸鹽21份，硫酸鹽12份，葡萄糖 5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
[0012] 所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉的制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至100~140°c，攪拌20~40h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，100~140°C條件下保溫2~6h，然后升溫至 800~1150°C，熔融l~3h，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨、干燥、過(guò)篩得玻璃粉。
[0013] 步驟1)中加熱至120°C，攪拌30h。
[0014] 步驟3)中球磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為8~20h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為350~450rpm，球磨介 質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為〇. 5~1. 8:1。
[0015] 步驟3)中過(guò)篩為過(guò)250~400目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，有利于提高硅基板和鋁 粉良好的潤(rùn)濕性。
[0016] 步驟3)中干燥溫度為180~250°C。
[0017] 有益效果：本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉及其制備方法，該玻 璃粉具有對(duì)硅基板和鋁粉良好的潤(rùn)濕性，能在鋁膜和基板之間形成良好的接觸界面，應(yīng)用 于太陽(yáng)能電池中可以明顯提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1 一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁30份， 堿土金屬氧化物氧化鎂2份，氧化鋅1份，氧化鈣1.5份，碳酸鉀10份，硫酸鈉8份，葡萄 糖2份，甲醇1份，甘油1份，PVC 10份。
[0019] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°c，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3)將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球 磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為 1. 2 :1。
[0020] 實(shí)施例2 一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁50份， 堿土金屬氧化物氧化鎂5份，氧化鋅3份，氧化鈣3. 5份，碳酸鉀30份，硫酸鈉15份，葡 萄糖8份，甲醇5份，甘油3份，PVC 20份。
[0021] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°c，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球 磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為 1. 2 :1。
[0022] 實(shí)施例3 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁45份，堿土 金屬氧化物氧化鎂4份，氧化鋅2. 3份，氧化鈣3份，碳酸鉀~25份，硫酸氫鈉13份，葡 萄糖6份，甲醇4份，甘油3份，PVC 18份。
[0023] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°C，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球 磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為 1. 2 :1。
[0024] 實(shí)施例4 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁45份，堿土 金屬氧化物氧化鈹4份，氧化鋅2. 3份，氧化鈣3份，碳酸鹽25份，硫酸鹽13份，葡萄糖 6份，甲醇4份，甘油3份，PVC 18份。
[0025] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°C，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球 磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為 I. 2 :1。
[0026] 實(shí)施例5 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁40份，堿土 金屬氧化物氧化鈹3. 5份，氧化鋅2份，氧化鈣2. 5份，碳酸鉀21份，硫酸鈉12份，葡萄 糖5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
[0027] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°C，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球 磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇）與玻璃料質(zhì)量比為 1. 2 :1。
[0028] 實(shí)施例6 太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三氧化二鋁48份，堿土 金屬氧化物氧化鈹4份，氧化鋅1份，氧化鈣3份，碳酸鉀12份，硫酸鈉10份，葡萄糖4 份，甲醇2份，甘油1份，PVC 17份。
[0029] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至120°C，攪拌30h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，125°C條件下保溫4h，然后升溫至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨，220°C下干燥、過(guò)300目篩，得到的玻璃粉粒度細(xì)，球磨為 濕法球磨，球磨時(shí)間為12h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為375rpm，球磨介質(zhì)（甲醇)與玻璃料質(zhì)量比為1. 2 : 1〇
[0030] 實(shí)施例7 實(shí)施例7與實(shí)施例6的區(qū)別僅在于：太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉中未添加葡萄糖、 甘油，其他組分及質(zhì)量份數(shù)與實(shí)施例6相同，制備方法同實(shí)施例6,未添加的物質(zhì)直接從制 備方法中刪除即可。
[0031] 將實(shí)施例1~7中制備得到的太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉應(yīng)用到有機(jī)硅太陽(yáng)能 電池上，考察其器件能量轉(zhuǎn)換效率，結(jié)果見表1。
[0032] 附著力測(cè)試：根據(jù)太陽(yáng)能電池漿料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T612-2006,將漿料充分?jǐn)嚢杈?勻，在在單晶硅片上印刷制成2_χ2_的圖形，圖形外觀應(yīng)均勻一致。將印有圖形的硅片燒 結(jié)后，用30W電烙鐵，涂上錫鉛焊料（HLSn63PbA)沿垂直方向焊接銅絲（直徑Imm左右） 引線，焊接時(shí)間不超過(guò)3s，用拉力機(jī)（量程0-50N，精度為±5%)測(cè)出其拉力值。
[0033] 表 1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：三 氧化二鋁30~50份，堿土金屬氧化物2~5份，氧化鋅1~3份，氧化鈣1.5~3. 5份，碳酸鹽 10~30份，硫酸鹽8~15份，葡萄糖2~8份，甲醇1~5份，甘油1~3份，PVC 10~20份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于：所述堿土金屬氧 化物為氧化鎂或者氧化鈹。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于：所述碳酸鹽為碳 酸鉀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于：所述硫酸鹽為硫 酸鈉或者硫酸氫鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于：組分及各組分質(zhì) 量份數(shù)如下：三氧化二鋁35~45份，堿土金屬氧化物3~4份，氧化鋅1. 8~2. 3份，氧化鈣 2~3份，碳酸鹽15~25份，硫酸鹽10~13份，葡萄糖4~6份，甲醇2~4份，甘油1~3份，PVC 12~18 份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉，其特征在于組分及各組分質(zhì)量 份數(shù)如下：三氧化二鋁40份，堿土金屬氧化物3. 5份，氧化鋅2份，氧化鈣2. 5份，碳酸鹽 21份，硫酸鹽12份，葡萄糖5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
7. 權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于包括如下步 驟： 1) 將三氧化二鋁、堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈣、碳酸鹽和硫酸鹽按比例混合，置 于坩堝中，加熱至100~140°C，攪拌20~40h ; 2) 將剩余物料按比例添加到步驟1)坩堝中，100~140°C條件下保溫2~6h，然后升溫至 800~1150°C，熔融l~3h，然后直接倒入去離子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 將步驟2)的玻璃料進(jìn)行球磨、干燥、過(guò)篩得玻璃粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于：步驟 1)中加熱至120°C，攪拌30h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于：步驟 3)中球磨為濕法球磨，球磨時(shí)間為8~20h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為350~450rpm，球磨介質(zhì)與玻璃料質(zhì) 量比為 0. 5~1. 8:1。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述太陽(yáng)能電池背面鋁漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于：步驟 3)中過(guò)篩為過(guò)250~400目篩。
【文檔編號(hào)】C03C12/00GK104445960SQ201410639588
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請(qǐng)人:無(wú)錫中潔能源技術(shù)有限公司