一種太陽能電池背電極用銀粉、銀漿和太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池背電極用銀粉、太陽 能電池背電極用銀漿和一種太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能是一種綠色能源，因其無污染、取之不竭、不受地域資源限制等優(yōu)點而越來 越受到人們的重視，所以太陽能電池應(yīng)運而生。太陽能電池是一種能將太陽能轉(zhuǎn)換成電能 的半導(dǎo)體器件，在光照的條件下太陽能電池會產(chǎn)生電流，通過柵線和電極將電收集起來并 傳輸出去。太陽能電池背面電極及柵線都是由導(dǎo)電銀漿通過高精度印刷后燒結(jié)支撐的。
[0003] 目前，常用的太陽能電池用背面銀漿主要含有銀粉、玻璃粉和有機載體，其中銀粉 的性能尤為重要。銀漿的好壞、導(dǎo)電銀漿成膜后的導(dǎo)電率和致密性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)都是由 銀粉的性能決定。目前關(guān)于銀粉的制備方法有不少報道，主要的方法有噴霧熱解法、電解 法、微波法、等離子體法、機械化學(xué)合成法、化學(xué)還原法等。其中化學(xué)還原法因其實驗設(shè)備簡 單、操作方便、成本低、節(jié)能等優(yōu)點成為目前制備銀粉的主要方法，其主要是采用還原劑在 水溶液中還原硝酸銀，經(jīng)固液分離后洗滌、干燥、球磨過篩，得到銀粉。但化學(xué)還原法過程中 引入助劑種類較多，后續(xù)球磨過程中還會引入球磨介質(zhì)雜質(zhì)，導(dǎo)致銀粉中雜質(zhì)含量較高，且 銀粉粒度分布不均，易團(tuán)聚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的銀粉中雜質(zhì)含量較高、易團(tuán)聚導(dǎo)致銀粉質(zhì)量低下 的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種太陽能電池背電極用銀粉，制備所述太陽能電池背電極用銀粉 的步驟包括： S10、往硝酸銀溶液中加入氨水，形成銀氨溶液； S20、往銀氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，得到第一溶液； S30、往還原劑溶液中加入聚山梨酯，得到第二溶液； S40、將第一溶液滴加到第二溶液中，反應(yīng)結(jié)束后陳化,固液分離后保留將沉淀并干燥， 得到所述太陽能電池背電極用銀粉。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種太陽能電池背電極用銀漿，所述太陽能電池背電極用銀漿中 含有銀粉、玻璃粉和有機載體；所述銀粉為本發(fā)明提供的太陽能電池背電極用銀粉。
[0007] 最后，本發(fā)明提供了一種太陽能電池，所述太陽能電池的制備步驟包括：在硅片的 背面依次印刷背面銀漿和背場鋁漿料，烘干后在硅片整片印刷正面銀漿，入隧道爐燒結(jié)后 得到所述太陽能電池；其中，所述背面銀漿為本發(fā)明提供的太陽能電池背電極用銀漿。
[0008] 本發(fā)明提供的太陽能電池背電極用銀粉，其通過銀鏡反應(yīng)制備得到，即銀前驅(qū)物 為銀氨溶液，同時通過在銀氨溶液中引入聚乙烯吡咯烷酮(簡稱PVP)、在還原劑中引入聚山 梨酯(又稱吐溫)，通過PVP與吐溫的雙重保護(hù)，能有效防止銀粉在制備過程中的團(tuán)聚，在產(chǎn) 物體系中具有良好的分散性，保證得到粒徑跨度窄、顆粒分散性能高的銀粉產(chǎn)品；同時不引 入其它有害雜質(zhì)，能有效提高銀粉產(chǎn)品的純度，保證其高批次重復(fù)性。采用該銀粉的太陽能 電池背電極用銀漿具有較高的導(dǎo)電性能，能有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
【具體實施方式】
[0009] 本發(fā)明提供了一種太陽能電池背電極用銀粉，制備所述太陽能電池背電極用銀粉 的步驟包括： S10、往硝酸銀溶液中加入氨水，形成銀氨溶液； S20、往銀氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，得到第一溶液； S30、往還原劑溶液中加入聚山梨酯，得到第二溶液； S40、將第一溶液滴加到第二溶液中，反應(yīng)結(jié)束后陳化,固液分離后保留將沉淀并干燥， 得到所述太陽能電池背電極用銀粉。
[0010] 本發(fā)明提供的太陽能電池背電極用銀粉，其通過銀鏡反應(yīng)制備得到，即銀前驅(qū)物 為銀氨溶液，同時通過在銀氨溶液中引入聚乙烯吡咯烷酮(簡稱PVP)、在還原劑中引入聚山 梨酯(又稱吐溫)，通過PVP與吐溫的雙重保護(hù)，能有效防止銀粉在制備過程中的團(tuán)聚，在產(chǎn) 物體系中具有良好的分散性，保證得到粒徑跨度窄、顆粒分散性高的銀粉產(chǎn)品；同時不引入 其它有害雜質(zhì)，能有效提1?銀粉廣品的純度，保證其1?批次重復(fù)性。
[0011] 具體地，本發(fā)明中，所述銀粉是通過將銀氨溶液還原制備得到，與現(xiàn)有技術(shù)中直接 采用還原劑將硝酸銀還原方法不同，一方面，銀氨溶液中銀離子分散更均勻，另一方面，銀 氨溶液的還原反應(yīng)比硝酸銀的還原反應(yīng)速率更快，銀粉沉積速度快，同時本發(fā)明中還通過 加入PVP和吐溫作為雙重保護(hù)，能進(jìn)一步防止銀粒子的團(tuán)聚，從而制備得到粒徑跨度窄、顆 粒分散性高的銀粉。
[0012] 具體地，本發(fā)明中，所述銀氨溶液是通過往硝酸銀溶液中加氨水得到。本發(fā)明的發(fā) 明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中所述銀氨溶液在制備時，只能采用氨水作為配合劑，當(dāng)選用其他堿時， 會在體系中引入其它雜質(zhì)離子，難以保證銀粉的純度，同時其它堿的堿性太強也會導(dǎo)致反 應(yīng)速率不易控制。為保證后續(xù)銀鏡反應(yīng)的順利進(jìn)行，優(yōu)選情況下，所述氨水的用量為使所述 銀氨溶液的PH值為8、即可。所述氨水可采用25~28wt%的氨水，但不局限于此。
[0013] 本發(fā)明中，所述硝酸銀溶液可直接采用商購產(chǎn)品，也可以通過將銀單質(zhì)溶解于硝 酸中制備得到，本發(fā)明沒有特殊限定。優(yōu)選情況下，所述硝酸銀溶液的濃度為3. 4~6. 8g/L。
[0014] 本發(fā)明中，所述還原劑可采用適用于銀鏡反應(yīng)的各種還原劑，其將銀氨配合物中 的陰離子還原，例如可以采用醛類、水合肼或抗壞血酸。本發(fā)明中，所述還原劑以抗壞血酸 為例，涉及的還原反應(yīng)為： 2Ag (NH3) 2+ + C6H8O6 = 2Ag + 2NH4+ + C6H6O6 + 2NH3 上式中，C6H8O6即為抗壞血酸，C6H 6O6為丙烯-1，2, 3-三羧酸(又名烏頭酸)。
[0015] 本發(fā)明中，發(fā)明人通過進(jìn)一步地實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)還原劑采用抗壞血酸時，得到銀粉 質(zhì)量更高，這是由于抗壞血酸的還原強度相較于其它常用還原劑更溫和，有利于控制反應(yīng) 體系的還原反應(yīng)速度；因此，本發(fā)明中，所述還原劑優(yōu)選采用抗壞血酸。所述還原劑的用 量可根據(jù)銀鏡反應(yīng)的化學(xué)計量比進(jìn)行適量選擇，優(yōu)選情況下，還原劑與硝酸銀的重量比為 (7~12) :100。
[0016] 如前所述，本發(fā)明中往銀氨溶液中加入PVP，往還原劑溶液中加入聚山梨酯，能有 效防止銀粉在制備過程中的團(tuán)聚。本發(fā)明中，通過同時采用水溶性高分子聚合物PVP作為 保護(hù)劑，其中PVP分子內(nèi)含有極性的內(nèi)酰胺基和非極性的亞甲基，可通過其中的氮原子和 氧原子與銀粒子表面的原子配位，形成較緊密的吸附層；而其C-H長鏈伸向四周，形成立 體屏障，能有效阻止周圍其它的銀粒子之間的團(tuán)聚。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的反應(yīng)體系中，銀 粒子的生長機理可能由以下3步組成：（1)銀氨溶液中的銀離子與PVP先發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng) 相較于普通銀離子與PVP的反應(yīng)更加徹底；（2)銀氨溶液中的銀離子被還原為銀原子并且 相近距離的銀原子相互結(jié)合形成最初的銀粒子，亦稱為一次顆粒；（3) -次顆粒與PVP繼 續(xù)作用或者與附近的一次顆粒繼續(xù)作用形成二次顆粒。因此PVP能起到抑制銀粒子的團(tuán)聚 和穩(wěn)定溶液中的銀粒子的作用。同時添加聚山梨酯（即吐溫）作為非離子表面活性劑，其在 水中不電離且含有較多的親水基，一般無疏水基，故與其他表面活性劑相比其具有更好的 穩(wěn)定性和水溶性，不易受體系內(nèi)電解質(zhì)和酸堿性的影響。另外，聚山梨酯很容易與銀顆粒之 間建立氫鍵和親和作用，比較容易吸附在銀顆粒表面，這樣既能提供斥力又能起到空間位 阻的作用，從而起到分散作用。因此，本發(fā)明中，采用PVP作為保護(hù)劑和吐溫作為非離子表 面活性劑共同添加到反應(yīng)溶液中時，能夠穩(wěn)定溶液中的銀粒子、并進(jìn)一步抑制銀粒子的團(tuán) 聚作用，使得銀粉粒度均勻，跨度窄，顆粒分散性高。
[0017] 優(yōu)選情況下，本發(fā)明中，聚乙烯吡咯烷酮與硝酸銀的重量比為（6、）：100。聚山梨 酯與硝酸銀的重量比為（20-30) :100。
[0018] 如前所述，本發(fā)明中，所述聚山梨酯用作非離子表面活性劑，其主要作用是分散體 系中的銀顆粒。本發(fā)明中，若采用現(xiàn)有技術(shù)中其它常見的分散劑(例如聚乙二醇（PEG)、曲拉 通X-100 (Trion X-100)或三乙醇胺（TEA))來全部替代或部分替代本發(fā)明中采用的聚山 梨酯，均會導(dǎo)致銀顆粒的分散性降低。對應(yīng)地，采用該銀粉制備的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效 率也會略低。
[0019] 另外，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，為保證反應(yīng)體系中各原料能均勻分散，還 包括對第二溶液進(jìn)行強力攪拌的步驟，例如可以采用SZCL型系列恒溫磁力攪拌器對第二 溶液進(jìn)行恒溫攪拌，攪拌時間為4(T60min。
[0020] 本發(fā)明中，將第一溶液（即含有PVP的銀氨溶液)滴加至第二溶液（即含有吐溫的還 原劑溶液）后，第二溶液中即開始發(fā)生還原反應(yīng)，銀氨配合物中的陰離子被還原成銀離子。 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中將第一溶液滴加入第二溶液的操作步驟制得的銀粉的質(zhì)量要明顯高 于將第二溶液滴加入第一溶液中的操作步驟，這是由于將第二溶液地加入第一溶液中時， 由于第一溶液中銀氨配合物相對于還原劑處于過量狀態(tài)，其還原形成銀粒子后極易團(tuán)聚， 導(dǎo)致銀粉粒徑跨度大大增加。同時，將第一溶液滴加入第二溶液中，還能有效保證還原反應(yīng) 的徹底進(jìn)行。
[0021] 本發(fā)明中，在將第一溶液全部滴加至第二溶液后