一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,屬于太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】。步驟:將多元醇溶解于水中,再加入纖維素、聚乳酸、丙烯酸異辛酯、丙烯酰胺、表面活性劑,攪拌均勻,得到混合物I;將混合物I升溫,滴加丙烯酸、引發(fā)劑,保溫,得到混合物II;將混合物II降溫,再調(diào)節(jié)pH至6.0~8.0之間,得到混合物III;在混合物III中加入二乙醇胺、鋁溶膠,攪拌均勻后,即可。本發(fā)明制備得到的有機(jī)粘合劑有應(yīng)用于太陽能電池鋁漿時(shí),可以使粘合強(qiáng)度提高,另外可以同時(shí)降低電阻率,特別是將鋁溶膠的固含量控制在20%時(shí),碎片率較小。
【專利說明】一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,屬于太陽能電池技 術(shù)領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 太陽能電池是能把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件,主要是半導(dǎo)體材料制造成 的。太陽電池把光能轉(zhuǎn)化成電能,包括下面三個(gè)過程;1、太陽光或其他光照射到太陽能電池 的表面。
[0005] 2、太陽能電池的半導(dǎo)體能吸收光子,并激發(fā)出電子一空穴對,這些電子空穴對被 太陽電池的內(nèi)建場分離,分離的條件:a、有內(nèi)建電場;b、電子空穴有足夠長的壽命和遷移 率,使U t足夠大,y t為在內(nèi)建場的作用下,在電子空穴的壽命時(shí)間內(nèi)漂移的距離,這個(gè)距 離保證電子空穴"分開",電子集中在一邊,空穴集中在另一邊,太陽電池利用PN結(jié)或PIN結(jié) 勢壘區(qū)的靜電場達(dá)到分離電子、空穴的目的。3、被分離的電子空穴,經(jīng)電極收集輸出到電池 體外,形成電池。
[0006] 太陽能電池背電極和正電極使用銀漿,燒結(jié)工藝需經(jīng)過低溫、中溫、高溫和冷卻4 個(gè)階段,低溫階段一般在400度以內(nèi),中溫400-700度,高溫700-900度,在低溫階段漿料中 的有機(jī)溶劑充分揮發(fā),中溫階段玻璃料開始烙化,有機(jī)粘合劑充分燃燒,Ag和玻璃料發(fā)生離 子交換反應(yīng),生成Ag20,玻璃料將SiNx膜腐蝕,在高溫階段Ag20、Si和玻璃料發(fā)生反應(yīng), 發(fā)生Ag、Si接觸,冷卻過程中Ag在表面結(jié)晶生長,玻璃料使?jié){料緊緊附著在硅片表面,最 終形成柵線和硅片的歐姆接觸。背電場使用鋁漿進(jìn)行印刷,漿料由金屬粉、玻璃料,有機(jī)溶 齊U、有機(jī)粘合劑組成。正面電極漿料的選擇標(biāo)準(zhǔn):能與硅片形成牢固的歐姆接觸,自身體電 阻小,可焊接性強(qiáng),污染小,成本低,分辨率高,與擴(kuò)散層方塊電阻匹配性好。背面鋁漿的選 擇標(biāo)注:合理的粒徑,粘度,燒結(jié)后電阻率低,耐潮濕,附著力好。
[0007] CN 102408653A公開一種太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑及其制備方法,以質(zhì)量份 數(shù)計(jì),包括3?12份的聚乙烯縮丁醛樹脂、88?95份的有機(jī)溶劑、0?2份的濕潤分散劑和 0?2份的消泡劑。CN101555394A公開一有機(jī)粘合劑,按質(zhì)量份組成為:乙基纖維素23%, 醋丁纖維素1-5%,有機(jī)溶劑8894%,濕潤分散劑0. 2-1%,消泡劑1-3%,總量100%;其制備 方法為:將所述組份投入反應(yīng)釜內(nèi),攪拌速度60-80轉(zhuǎn)/分狀態(tài)下升溫至120-140°C恒溫 2-4小時(shí),反應(yīng)釜內(nèi)的所述組份得到均勻混合及充分反應(yīng),反應(yīng)物冷卻之后用絲網(wǎng)過濾, 得到硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑成品。但是,這些有機(jī)粘合劑存在粘接強(qiáng)度不高,方阻 偏高的問題。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:鋁漿上使用的有機(jī)粘合劑的粘接強(qiáng)度不高,方阻偏 高的問題,對其制備方法進(jìn)行了改進(jìn),提出一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方 法。
[0010] 技術(shù)方案: 一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,包括如下步驟: 第1步、按重量份計(jì),將多元醇40?60份溶解于水中,再加入纖維素5?10份、聚乳 酸4?7份、丙烯酸異辛酯3?6份、丙烯酰胺5?10份、表面活性劑3?5份,攪拌均勻, 得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,滴加丙烯酸10?30份、引發(fā)劑3?6份,保溫,得到混合物 II ; 第3步、將混合物II降溫,再調(diào)節(jié)pH至6. 0?8. 0之間,得到混合物III ; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺5?10份、鋁溶膠7?10份,攪拌均勻后,即可。
[0011] 所述的第1步中,所述的多元醇是聚乙二醇、聚乙烯醇、二縮二乙二醇、新戊二醇、 聚氧化丙烯二醇、季戊四醇、1,3- 丁二醇中的一種或幾種混合物。
[0012] 所述的第1步中,攪拌轉(zhuǎn)速是700?1000轉(zhuǎn)/分。
[0013] 所述的第1步中,所述的纖維素是羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素中 的一種或幾種混合物。
[0014] 所述的第1步中,所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉。
[0015] 所述的第2步中,升溫溫度是70?90°C。
[0016] 所述的第2步中,保溫時(shí)間是2?4小時(shí)。
[0017] 所述的第2步中,引發(fā)劑是過氧化氫。
[0018] 所述的第3步中,降溫的溫度是30?50°C。
[0019] 所述的第3步中,采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水 中的一種或者兩種的混合。
[0020] 所述的第4步中,鋁溶膠的固含量范圍在15?35%之間。
[0021] 有益效果 本發(fā)明制備得到的有機(jī)粘合劑有應(yīng)用于太陽能電池鋁漿時(shí),可以使粘合強(qiáng)度提高,另 外可以同時(shí)降低電阻率,特別是將鋁溶膠的固含量控制在20%時(shí),碎片率較小。
[0022]
【具體實(shí)施方式】 [0023] 實(shí)施例1 硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,步驟如下: 第1步、將多元醇40g溶解于水中,再加入纖維素5g、聚乳酸4g、丙烯酸異辛酯3g、丙烯 酰胺5g、表面活性劑3g,攪拌均勻,攪拌轉(zhuǎn)速是700轉(zhuǎn)/分,所述的纖維素是羥乙基纖維素, 所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉,所述的多元醇是聚乙二醇,得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,升溫溫度是70°C,滴加丙烯酸10g、引發(fā)劑3g,保溫,保溫時(shí)間 是2小時(shí),引發(fā)劑是過氧化氫,得到混合物II ; 第3步、將混合物II降溫,降溫的溫度是30°C,再調(diào)節(jié)pH至6. 0之間,得到混合物III, 采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種或者兩種的混合; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺5g、鋁溶膠7g,攪拌均勻后,即可,鋁溶膠的固含 量 15%。
[0024] 實(shí)施例2 硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,步驟如下: 第1步、將多元醇60g溶解于水中,再加入纖維素10g、聚乳酸7g、丙烯酸異辛酯6g、丙 烯酰胺l〇g、表面活性劑5g,攪拌均勻,攪拌轉(zhuǎn)速是1000轉(zhuǎn)/分,所述的纖維素是羥乙基纖 維素,所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉,所述的多元醇是聚乙二醇,得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,升溫溫度是90°C,滴加丙烯酸30g、引發(fā)劑6g,保溫,保溫時(shí)間 是4小時(shí),引發(fā)劑是過氧化氫,得到混合物II ; 第3步、將混合物II降溫,降溫的溫度是50°C,再調(diào)節(jié)pH至8. 0之間,得到混合物III, 采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種或者兩種的混合; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺10g、鋁溶膠10g,攪拌均勻后,即可,鋁溶膠的固 含量15%。
[0025] 實(shí)施例3 硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,步驟如下: 第1步、將多元醇50g溶解于水中,再加入纖維素7g、聚乳酸6g、丙烯酸異辛酯5g、丙烯 酰胺7g、表面活性劑4g,攪拌均勻,攪拌轉(zhuǎn)速是800轉(zhuǎn)/分,所述的纖維素是羥乙基纖維素, 所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉,所述的多元醇是聚乙二醇,得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,升溫溫度是80°C,滴加丙烯酸20g、引發(fā)劑5g,保溫,保溫時(shí)間 是3小時(shí),引發(fā)劑是過氧化氫,得到混合物II ; 第3步、將混合物II降溫,降溫的溫度是40°C,再調(diào)節(jié)pH至7. 0之間,得到混合物III, 采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種或者兩種的混合; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺7g、鋁溶膠8g,攪拌均勻后,即可,鋁溶膠的固含 量 15%。
[0026] 對照例1 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:未加入聚乳酸。
[0027] 硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,步驟如下: 第1步、將多元醇50g溶解于水中,再加入纖維素7g、丙烯酸異辛酯5g、丙烯酰胺7g、表 面活性劑4g,攪拌均勻,攪拌轉(zhuǎn)速是800轉(zhuǎn)/分,所述的纖維素是羥乙基纖維素,所述的表面 活性劑是十二烷基硫酸鈉,所述的多元醇是聚乙二醇,得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,升溫溫度是80°C,滴加丙烯酸20g、引發(fā)劑5g,保溫,保溫時(shí)間 是3小時(shí),引發(fā)劑是過氧化氫,得到混合物II ; 第3步、將混合物II降溫,降溫的溫度是40°C,再調(diào)節(jié)pH至7. 0之間,得到混合物III, 采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種或者兩種的混合; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺7g、鋁溶膠8g,攪拌均勻后,即可,鋁溶膠的固含 量 15%。
[0028] 對照例2 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:未加入丙烯酸異辛酯。
[0029] 硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,步驟如下: 第1步、將多元醇50g溶解于水中,再加入纖維素7g、聚乳酸6g、丙烯酰胺7g、表面活性 齊U 4g,攪拌均勻,攪拌轉(zhuǎn)速是800轉(zhuǎn)/分,所述的纖維素是羥乙基纖維素,所述的表面活性劑 是十二烷基硫酸鈉,所述的多元醇是聚乙二醇,得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,升溫溫度是80°C,滴加丙烯酸20g、引發(fā)劑5g,保溫,保溫時(shí)間 是3小時(shí),引發(fā)劑是過氧化氫,得到混合物II ; 第3步、將混合物II降溫,降溫的溫度是40°C,再調(diào)節(jié)pH至7. 0之間,得到混合物III, 采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種或者兩種的混合; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺7g、鋁溶膠8g,攪拌均勻后,即可,鋁溶膠的固含 量 15%。
[0030] 有機(jī)粘合劑性能檢驗(yàn): 性能檢驗(yàn)方法采用間接檢驗(yàn)方法,將所得有機(jī)粘合劑按下述方法制備成硅太陽能電池 鋁漿,測試硅太陽能電池鋁漿與有機(jī)粘合劑相關(guān)的性能: 按質(zhì)量份的有機(jī)粘合劑30%,鋁粉68%,玻璃粉2%配比,其中有機(jī)粘合劑為上述實(shí)施例 和對照例制備所得物;鋁粉為球形,純度>99. 8%,中位徑5?8 y m,跨度1. 1?1. 5,松裝密 度 0.45 ?0.6g/cm3;玻璃粉按質(zhì)量份 Si02,14%,B203 20%,A1203 10%,Bi203 25%,Zr02 13%, ZnO 15%,M〇03 3%混合均勻,于145°C下干燥3. 5h后,進(jìn)入高溫爐中,850°C熔煉1 h,水淬后 烘干,用行星式球磨機(jī)球磨至10 以下,烘干得玻璃粉。將上述原料混合均勻后,用三輥 研磨機(jī)研磨6小時(shí),得硅太陽能電池鋁漿。
[0031] 所得電池鋁漿性能的測試:依據(jù)GB/T17473. 5方法以及使用NDJ-79型粘度計(jì)測試 鋁漿粘度;將鋁漿料用280目迷宮圖案絲網(wǎng)印刷于太陽能電池硅片背面,于烘箱中200°C下 干燥12分鐘,進(jìn)入隧道爐燒結(jié),燒結(jié)峰值溫度680±10°C,燒結(jié)時(shí)間15分鐘,得太陽能電池 硅片鋁背電揚(yáng)電極,依據(jù)GB/T17473. 3以及使用41/2位數(shù)字多用表測試鋁背電場電極層的 方塊電阻值。
[0032] 碎片率測試:將鋁漿料用280目絲網(wǎng)印刷于太陽能電池硅片上,進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式烘箱 干燥,烘干溫度180?200°C,時(shí)間8分鐘,以1000片為1組統(tǒng)計(jì)烘干后(在燒結(jié)之前)太陽 能電池硅片的碎片率。
[0033] 粘合強(qiáng)度測試:將鋁漿料用280目絲網(wǎng)印刷于硅片上,進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式烘箱干燥,烘干 溫度180?200°C,時(shí)間8分鐘,按GB/T 9286-1998所述劃格試驗(yàn)法測定該有機(jī)粘合劑所配 鋁漿料與硅基體在烘干后(在燒結(jié)之前)的粘合強(qiáng)度。
【權(quán)利要求】
1. 一種硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于,包括如下步驟: 第1步、按重量份計(jì),將多元醇40?60份溶解于水中,再加入纖維素5?10份、聚乳 酸4?7份、丙烯酸異辛酯3?6份、丙烯酰胺5?10份、表面活性劑3?5份,攪拌均勻, 得到混合物I ; 第2步、將混合物I升溫,滴加丙烯酸10?30份、引發(fā)劑3?6份,保溫,得到混合物 II ; 第3步、將混合物II降溫,再調(diào)節(jié)pH至6. 0?8. 0之間,得到混合物III ; 第4步、在混合物III中加入二乙醇胺5?10份、鋁溶膠7?10份,攪拌均勻后,即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第1步中,所述的多元醇是聚乙二醇、聚乙烯醇、二縮二乙二醇、新戊二醇、聚氧化丙 烯二醇、季戊四醇、1,3- 丁二醇中的一種或幾種混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第1步中,攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選是700?1000轉(zhuǎn)/分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第1步中,所述的纖維素是羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素中的一種或 幾種混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第1步中,所述的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第2步中,升溫溫度是70?90°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第2步中,保溫時(shí)間是2?4小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第2步中,引發(fā)劑是過氧化氫。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第3步中,降溫的溫度是30?50°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁漿用有機(jī)粘合劑的制備方法,其特征在于: 所述的第3步中,采用pH調(diào)節(jié)劑對pH進(jìn)行調(diào)節(jié),所述的pH調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、氨水中的一種 或者兩種的混合;所述的第4步中,鋁溶膠的固含量范圍在15?35%之間。
【文檔編號】C08L51/02GK104387714SQ201410647157
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術(shù)有限公司