用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光伏產(chǎn)業(yè)用高性能銀導(dǎo)體漿料，特別 涉及一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 光伏元件(photovoltaic device)由于其將發(fā)自光源(例如，太陽光）中容易取 得的能量轉(zhuǎn)換成電力，以操控例如，計(jì)算機(jī)、電腦、加熱器等電子裝置，所以光伏元件已 被廣泛地使用。最常見的光伏元件即為硅基太陽能電池。
[0004] 硅基太陽能電池是指利用取自單晶硅晶棒或多晶硅鑄錠的結(jié)晶硅基材所制作的 太陽能電池。在娃基太陽能電池上形成電極的先前技術(shù)，先在娃基太陽能電池的正表面及 背表面上利用網(wǎng)版印刷等制程涂布金屬漿料后，需要執(zhí)行兩次燒結(jié)程序，才能形成具有良 好的歐姆接觸的金屬電極。典型的硅基太陽能電池，其正表面涂布導(dǎo)電銀漿，其背表面涂布 導(dǎo)電鋁漿以及導(dǎo)電銀漿(或?qū)щ娿y鋁漿）。
[0005] 中國專利申請201280009271.2公開了一種"用于形成鈍化發(fā)射極的銀背面電極和 背面接觸硅太陽能電池的方法"，其中的所使用的銀漿包含至少一種玻璃料(玻璃粉）。在燒 結(jié)過程中，熔化的玻璃料會(huì)對硅片產(chǎn)生腐蝕，進(jìn)而對鈍化層產(chǎn)生破壞作用。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉及其制備 方法，使用低熔點(diǎn)、可揮發(fā)的高分子材料對玻璃粉先進(jìn)行包覆，延緩了玻璃粉的軟化和熔 化，以降低玻璃粉的對硅片的腐蝕性，進(jìn)而減少對鈍化層的破壞。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉，所述玻璃粉外包覆有低熔點(diǎn)、可揮發(fā)的 硅溶膠層。
[0009] 本發(fā)明的解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題的技術(shù)方案的要點(diǎn)之一是選用合適的高分子 材料包覆玻璃粉，目的是為了延緩在燒結(jié)過程中玻璃粉對太陽能電池的表面侵蝕，而不是 為了避免這種侵蝕，因此，需要熔點(diǎn)較低的高分子材料，如果選用的高分子材料熔點(diǎn)過高的 話，會(huì)影響燒結(jié)過程的侵蝕；同時(shí)，也需要在燒結(jié)結(jié)束后盡可能的揮發(fā)掉該高分子材料，減 少對印刷線路本身的影響，所以要選擇可揮發(fā)的高分子材料。
[0010]在高分子材料中，硅溶膠屬膠體溶液，無臭、無毒，分子式可表示為mSi02 · ηΗ20。 由于硅溶膠的膠體粒子微細(xì)（10 - 20nm)，有相當(dāng)大的比表面積，粒子本身無色透明，不影 響被覆蓋物的本色;而且其粘度較低，水能滲透的地方都能滲透，因此和其它物質(zhì)混合時(shí)分 散性和滲透性都非常好；當(dāng)硅溶膠水份蒸發(fā)時(shí)，膠體粒子牢固地附著在銀導(dǎo)體漿料的物體 表面，粒子間形成娃氧結(jié)合，是很好的粘合劑。
[0011]本發(fā)明提供的一種上述的用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉的制備方法，包 括以下步驟： (1) 在20~40wt%可溶性硅酸鹽的稀溶液中加入乙醇、硫酸鈉等，通過調(diào)節(jié)鈉離子濃度， 進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液的粘性，調(diào)節(jié)溶液中二氧化硅的含量在10-18%; (2) 在上述步驟(1)所得體系中加入玻璃粉，按照重量比例為玻璃粉:二氧化硅=2~3:3 ~5的比例調(diào)配； (3) 將上述步驟(2)所得體系在室溫25~30°C下攪拌5-8小時(shí)后，過濾； (4) 將過濾所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥，控制干燥溫度在50~65°C范圍內(nèi)，烘干3-5小時(shí)，所得產(chǎn) 物相對于包覆前的玻璃粉增重約45~50%，即得包覆有硅溶膠層的玻璃粉微粒。
[0012] 其中所述可溶性硅酸鹽例如可以是硅酸鈉、石棉（CaMg3Si4〇12)、長石 (K2Al2Si6〇16)、粘土 (Al2(0H)4Si205)等含有硅、氧及其它金屬元素的化合物。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： 本發(fā)明通過在玻璃粉外包覆硅溶膠層，得到的玻璃粉產(chǎn)品用于太陽能電池能夠延緩玻 璃粉的軟化和熔化，降低了玻璃粉熔化對硅片的腐蝕性，進(jìn)而減少了對鈍化層的破壞。
[0014] 當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 在本文中，由「一數(shù)值至另一數(shù)值」表示的范圍，是一種避免在說明書中一一列舉 該范圍中的所有數(shù)值的概要性表示方式。因此，某一特定數(shù)值范圍的記載，涵蓋該數(shù)值范圍 內(nèi)的任意數(shù)值以及由該數(shù)值范圍內(nèi)的任意數(shù)值界定出的較小數(shù)值范圍，如同在說明書中明 文寫出該任意數(shù)值和該較小數(shù)值范圍一樣。
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā) 明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào) 整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017] 實(shí)施例！ 本實(shí)施例提供的一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉的制備方法具體如下： 1. 在40%娃酸鈉的稀溶液中加入乙醇、硫酸鈉等，通過調(diào)節(jié)鈉離子濃度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶 液的粘性，調(diào)節(jié)溶液中二氧化硅的含量在18%; 2. 在上述步驟（1)所得體系中加入玻璃粉，按照重量比玻璃粉:二氧化硅=2:5的比例 調(diào)配； 3. 將上述步驟(2)所得體系在室溫25~30°C下攪拌5小時(shí)后，過濾； 4. 將過濾所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥，控制干燥溫度在50~65°C范圍內(nèi)，烘干3小時(shí)，相對于包 覆前的玻璃粉增重約50%;即得包覆有硅溶膠層的玻璃粉微粒。
[0018] 性能測試： 對包覆前后的玻璃粉進(jìn)行DSC分析，DSC分析結(jié)果顯示:本實(shí)施例的包覆了硅溶膠的玻 璃粉的軟化溫度與未包覆的玻璃粉相比明顯滯后了約35°C，達(dá)到了本發(fā)明的預(yù)期設(shè)計(jì):通 過包覆硅溶膠延遲了玻璃粉的軟化溫度，從而減少了玻璃粉熔化對太陽能硅片的腐蝕時(shí) 間，減弱了腐蝕作用，進(jìn)而減少了對鈍化層的破壞。
[0019] 使用本實(shí)施例的硅溶膠包覆的新型玻璃粉制作太陽能背銀的一個(gè)具體案例如下： 將乙基纖維素溶解于松油醇中，溶解澄清，留作漿料的粘合劑使用； 取銀粉40-60份，上述粘合劑25-35份，用硅溶膠包覆的玻璃粉1-8份，共同配制成粗品 衆(zhòng)料，上二混機(jī)進(jìn)行3檔處理得成品衆(zhòng)料； 將上述制備的漿料，通過絲網(wǎng)印刷到硅電極上細(xì)柵線，再通過常規(guī)的燒結(jié)工藝的燒結(jié) 作用，得到可測試用的太陽能硅電極片。
[0020] 對用硅溶膠包覆的新型玻璃粉制作的漿料印刷后的太陽能硅電極片進(jìn)行了以下 的測試，并與常規(guī)玻璃粉制作的漿料進(jìn)行了對比。
[0021] 采用本實(shí)施例的包覆后的玻璃粉制作硅電極，并與包覆前的玻璃粉制作的硅電極 進(jìn)行性能的測試和比較，性能測試結(jié)果如下表1。
[0022] 表 1
從表1可以看到，本實(shí)施例的包覆改善后的玻璃粉制作的硅電極性能優(yōu)于未進(jìn)行包覆 的玻璃粉制作的硅電極，電池功效提升，單位面積的光電轉(zhuǎn)化效率提高。
[0023] 實(shí)施例2 本實(shí)施例提供的一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉的制備方法具體如下： 1. 在20%娃酸鈉的稀溶液中加入乙醇、硫酸鈉等，通過調(diào)節(jié)鈉離子濃度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶 液的粘性，調(diào)節(jié)溶液中二氧化硅的含量在10%; 2. 在上述步驟（1)所得體系中加入玻璃粉，按照重量比玻璃粉:二氧化硅=3: 3的比例 調(diào)配； 3. 將上述步驟(2)所得體系在室溫25~30°C下攪拌8小時(shí)后，過濾； 4. 將過濾所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥，控制干燥溫度在50~65°C范圍內(nèi)，烘干5小時(shí)，相對于包 覆前的玻璃粉增重約45%;即得包覆有硅溶膠層的玻璃粉微粒。
[0024] 本發(fā)明及上述實(shí)施例通過在玻璃粉外包覆硅溶膠層，得到的玻璃粉產(chǎn)品用于太陽 能電池能夠延緩玻璃粉的軟化和熔化，降低了玻璃粉熔化對硅片的腐蝕性，進(jìn)而減少了對 鈍化層的破壞。
[0025] 在本發(fā)明及上述實(shí)施例的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易預(yù)見到，本發(fā)明所列舉 或例舉的各原料或其等同替換物、各加工方法或其等同替換物都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原 料和加工方法的參數(shù)上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉外包覆有低 熔點(diǎn)、可揮發(fā)的硅溶膠層。2. -種權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： (1) 在20~40wt%的可溶性硅酸鹽稀溶液中加入乙醇、硫酸鈉以調(diào)節(jié)溶液的粘性，調(diào)節(jié) 溶液中二氧化硅的含量在10-18%; (2) 在上述步驟（1)所得體系中加入玻璃粉，按照重量比為玻璃粉:二氧化硅=2~3:3~ 5的比例調(diào)配； (3) 將上述步驟(2)所得體系在室溫25~30°C下攪拌5-8小時(shí)后，過濾； (4) 將過濾所得產(chǎn)物進(jìn)行干燥，控制干燥溫度在50~65°C范圍內(nèi)，烘干3-5小時(shí)，干燥所 得產(chǎn)物相對于包覆前的玻璃粉增重約45~50%，即得包覆有硅溶膠層的玻璃粉微粒。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉的制備方法，其特征 在于，所述可溶性硅酸鹽選自硅酸鈉、石棉、長石、粘土的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池背面電極漿料的玻璃粉及其制備方法。本發(fā)明采用硅溶膠對玻璃粉進(jìn)行包覆，延緩了玻璃粉的軟化，減少了軟化的玻璃對硅片的腐蝕時(shí)間，降低了玻璃對硅片的腐蝕性，進(jìn)而減少了對鈍化層的破壞。
【IPC分類】C03C17/23
【公開號(hào)】CN105621896
【申請?zhí)枴緾N201511016300
【發(fā)明人】柴兵, 敖毅偉, 鄭建華
【申請人】常州聚和新材料股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月30日