一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，光伏產(chǎn)業(yè)在各國(guó)政策支持下得到了極為快速的發(fā)展，我國(guó)的晶體硅太陽(yáng)電池組件產(chǎn)能達(dá)到世界總產(chǎn)能的60%以上，每年為世界提供源源不斷的新能源。晶體硅太陽(yáng)電池組件具有光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此其仍將在未來(lái)十年的光伏產(chǎn)業(yè)中占主導(dǎo)地位。
[0003]常規(guī)晶體硅太陽(yáng)電池是一種將光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，主要包括硅襯底、p-n結(jié)、鈍化介質(zhì)膜、正銀電極、背銀電極和背鋁電極。太陽(yáng)電池的電極主要起歐姆接觸和匯流作用，對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池的效率、壽命具有極其重要的影響。背銀電極一般是由包括銀粉、玻璃粉、有機(jī)黏合劑和多種添加劑組合而成的背銀漿料，經(jīng)絲網(wǎng)印刷在硅襯底并經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。
[0004]玻璃粉作為背銀漿料中的無(wú)機(jī)粘結(jié)相，其自身的組分、軟化溫度、流平溫度、玻璃密度、對(duì)銀粉和硅襯底的浸潤(rùn)性、與銀粉和硅襯底熱膨脹系數(shù)的差異，都對(duì)適用不同玻璃粉、其與背鋁電極之間的串聯(lián)電阻、背銀電極與焊帶的焊接性能、背銀電極與硅襯底的附著力具有重要作用。玻璃粉在燒結(jié)過(guò)程中，玻璃粉的組分對(duì)硅襯底的少子壽命有害，會(huì)造成一定效率的下降，也可能導(dǎo)致背銀電極與背鋁電極交界處發(fā)黃、易脫落或串聯(lián)電阻增加；玻璃粉的軟化溫度、流平溫度與燒結(jié)溫度不匹配，影響玻璃粉與銀粉、硅襯底的作用，導(dǎo)致附著力下降；玻璃粉的密度不合適或?qū)︺y粉和硅襯底的浸潤(rùn)性差，會(huì)造成熔融玻璃上浮，在背銀電極表面形成玻璃釉，可焊性變差；玻璃粉與銀粉和硅襯底熱膨脹系數(shù)的差異大，會(huì)產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致附著力變差；軟化點(diǎn)過(guò)高或浸潤(rùn)性差，可能會(huì)導(dǎo)致附著力變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種與不同銀粉、硅襯底、軟化點(diǎn)、密度想匹配的晶體硅太陽(yáng)電池用背銀漿料用玻璃粉，以提高對(duì)不同銀粉的適用性，降低與背鋁電極之間的串聯(lián)電阻、提高背銀電極與焊帶的焊接性能、背銀電極與硅襯底的附著力。
[0006]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉由下述摩爾分?jǐn)?shù)的組分組成:5~60%Pb0、l~20%Si02、5~40%Β203、1~25%Ζη0、0.5~30%Cu0、0.5~30%Μη02、0.5~15%(Li20+Na20+K20)、0.2-10% 含 F 助熔劑和0~5%改性添加劑；其中，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為100%。
[0007]本發(fā)明所述含F(xiàn)助熔劑包括一種或多種含氟組分，所述含氟組分包括氟鹽、氟化物或金屬氟氧化物，所述含氟組分包括PbF2、BiF3、A1F3、NaF、LiF、KF、CaF2、CsF、ZrF4, TiF4,ZnF2' Na3AlF6' Na2SiF6或 NH 4F。
[0008]本發(fā)明所述改性添加劑包括Zr02、V205、Ti02、Mo03、WO3中的一種或幾種組合。
[0009]本發(fā)明所述玻璃粉軟化溫度為400~550°C。
[0010]本發(fā)明所述玻璃粉中位徑D50為0.3-10 μ mo
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:玻璃粉中的PbO能夠在高溫狀態(tài)下還原成鉛單質(zhì)，降低銀粉的熔化溫度，提高燒結(jié)窗口 ；5102作為網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，能使玻璃粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，提高玻璃粉機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性；ZnO可以提供游離氧，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易破壞和重組，提高燒結(jié)窗口 ；玻璃中的CuO和MnO2在高溫狀態(tài)與銀顆粒具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵，利于改善其表面特性和機(jī)械性能，提高附著力；B203可降低玻璃粉的熱膨脹系數(shù)，減少銀層與玻璃粉、玻璃粉與硅襯底的內(nèi)應(yīng)力；Li20+Na20+K20堿金屬氧化物可破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低玻璃粉的高溫粘度，提高玻璃粉高溫時(shí)的流平性，促進(jìn)玻璃粉與銀粉的浸潤(rùn)；含F(xiàn)助熔劑可提高玻璃粉熔煉均勻性，促進(jìn)玻璃粉中各組分的均勻分布，同時(shí)F可與銀粉、硅基底形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵，提高焊接拉力性能。改性添加劑可以降低表面張力，提高對(duì)玻璃粉的浸潤(rùn)性。
[0012]玻璃粉各組分的氧化物按一定比例配比，經(jīng)機(jī)械攪拌或混料方式將各組合的氧化物混合均勻；隨后放入熔煉溫度為800°C -1200°C的熔爐中保溫30~120分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬或通過(guò)不銹鋼對(duì)輥機(jī)的雙輥淬火；淬火后的物料經(jīng)機(jī)械破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；濕法球磨后的玻璃粉液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。配料成分應(yīng)該是在熔料制造的通常條件下能產(chǎn)生期望的氧化物任一種化合物。例如B2O3可從硼酸中獲得，Na2CO3從碳酸鈉中獲得等。機(jī)械破碎工藝包括濕法球磨或干法破碎工藝，不限于具體制備工藝。
[0013]本發(fā)明對(duì)不同銀粉的適用性廣，熱膨脹系數(shù)和軟化點(diǎn)適中，應(yīng)用該玻璃粉的背銀漿料經(jīng)燒結(jié)后的電極可焊性好、附著力大。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下列舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要指出的是，以下實(shí)施只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]實(shí)施例1
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:30%Pb0、10%Si02、30%B203、10%Zn0、l%Cu0、13%Mn02、5%Li20 和 l%LiF。
[0016]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為1100°C的熔爐中保溫30分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為550°C，玻璃粉中位徑D50為0.5 μ m。
[0017]實(shí)施例2
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:40%Pb0、20%Si02、10%B203、5%Zn0、6%Cu0、10%Mn02、3%Na20、2%NaF、3%AlF3和 1%Μο0 3。
[0018]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為1000°C的熔爐中保溫60分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為520°C，玻璃粉中位徑D50為I μ m?
[0019]實(shí)施例3
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:50%Pb0、5%S12、15%B203、5%Zn0、15%Cu0、5%Mn02、l%K20、3%CaFjP 1%V 205。
[0020]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為950°C的熔爐中保溫90分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為493°C，玻璃粉中位徑D50為2 μ m?
[0021]實(shí)施例4
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:60%Pb0、15%Si02、5%B203、3%Zn0、10%Cu0、
0.5%Μη02、1.5%Na20、4%AlF3和 1%W0 3。
[0022]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為850°C的熔爐中保溫90分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為450°C，玻璃粉中位徑D50為3 μ m?
[0023]實(shí)施例5
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:55%PbO、5%S12、3%B203、7%Zn0、10%Cu0、17%Mn02、
1.0%Na20、0.5%Li20、1% CaFjP 0.5%W0 3。
[0024]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為90°C的熔爐中保溫60分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為480°C，玻璃粉中位徑D50為4 μ m?
[0025]實(shí)施例6
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:43%Pb0、10%Si02、20%B203、7%Zn0、10%Cu0、8%Mn02、0.2%Na20、0.3%Κ20、0.5% PbFjP 0.5%W0 3、0.5%Zr02。
[0026]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為900°C的熔爐中保溫60分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為450°C，玻璃粉中位徑D50為7 μ m?
[0027]實(shí)施例7
熔煉前各組分的摩爾分?jǐn)?shù)組成如下:43%Pb0、10%Si02、20%B203、7%Zn0、10%Cu0、8%Mn02、
0.2%Κ20、0.3%Li20、0.5% Na2SiF6和 l%W03o
[0028]各組分按上述比例配比，機(jī)械方式混均勻后放入熔煉溫度為850°C的熔爐中保溫90分鐘，使熔體完全液化并且均勻；保溫后的熔料可倒入水中進(jìn)行水淬；淬火后的物料經(jīng)濕法球磨破碎方式得到目標(biāo)粒徑的玻璃粉；玻璃液需要經(jīng)一定溫度烘烤，以去除其中的水分。所得玻璃粉的軟化溫度為470°C，玻璃粉中位徑D50為10 μ m。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，該玻璃粉由下述摩爾分?jǐn)?shù)的組分組成:5~60%Pb0、l~20%Si02、5~40%B203、1~25%Ζη0、0.5~30%Cu0、0.5~30%Mn02、0.5~15%(Li20+Na20+K20)、0.2-10%含F(xiàn)助熔劑和0~5%改性添加劑；其中，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為100%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述含F(xiàn)助熔劑包括一種或多種含氟組分，所述含氟組分包括氟鹽、氟化物或金屬氟氧化物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述含氟組分包括 PbF2、BiF3、A1F3、NaF、LiF、KF、CaF2, CsF、ZrF4, TiF4, ZnF2, Na3AlF6, Na2SiF6或 NH4F。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述改性添加劑包括Zr02、V205、Ti02、Mo03、W03中的一種或幾種組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉軟化溫度為400~550°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉中位徑D50為0.3-10 μ m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池背銀漿料的玻璃粉，該所述玻璃粉由下述摩爾分?jǐn)?shù)的組分組成：5~60%PbO、1~20%SiO2、5~40%B2O3、1~25%ZnO、0.5~30%CuO、0.5~30%MnO2、0.5~15%(Li2O+Na2O+K2O)、0.2~10%含F(xiàn)助熔劑和0~5%改性添加劑；其中，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為100%。本發(fā)明中的含F(xiàn)助熔劑包括但不限于PbF2、BiF3、AlF3、NaF、LiF、KF、CaF2、CsF、ZrF4、TiF4、ZnF2、Na3AlF6、Na2SiF6或NH4F；改性添加劑包括ZrO2、V2O5、TiO2、MoO3、WO3中的一種或幾種組合。本發(fā)明對(duì)不同銀粉的適用性廣，熱膨脹系數(shù)和軟化點(diǎn)適中，應(yīng)用該玻璃粉的背銀漿料經(jīng)燒結(jié)后的電極可焊性好、附著力大。
【IPC分類】C03C3/074
【公開號(hào)】CN104926109
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510276678
【發(fā)明人】劉家敬, 丁冰冰
【申請(qǐng)人】廣州市儒興科技開發(fā)有限公司, 無(wú)錫市儒興科技開發(fā)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日