專利名稱：一種晶體硅太陽電池電極漿料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽電池電極漿料及其制備方法。
背景技術：
太陽能可謂是人類取之不盡的清潔能源，隨著地球上煤、石油等不可再生能源的日益枯竭，人類將能源索求轉向太陽能，太陽電池便是應用之一。當陽光照射到太陽電池時，太陽電池利用半導體材料的電子特性把光能直接轉換成電能。在硅太陽電池工藝中，電極制作是非常重要的一個環(huán)節(jié)。自20世紀70年代絲網印刷技術發(fā)展至今，其技術已經非常成熟，也是目前大規(guī)模太陽電池生產的主流工藝技術。電極銀漿的性能直接影響著電池的性能，是電池制造過程中的關鍵材料。銀漿由導電功能相銀粉，粘結劑玻璃粉和有機載體及添加劑等配制而成。有機載體主要承載銀粉、 玻璃粉，使固體物懸浮，分散，為絲網印刷提供條件；銀的導電性能非常好，銀粉在高溫時燒結熔合在一起，形成良好的導電通道；玻璃粉在熱處理時，將銀和硅粘結在一起，使在硅上形成一層均勻致密的導電膜層，形成可焊電極。添加劑可以改善漿料的流變性和觸變性，另一方面，特殊的微量添加劑可以增強電池的電性能。目前，關于太陽電池銀漿的專利很多，但由于技術難度，較低銀含量的銀漿卻很少見，如授權公告號CN101651155B專利中背銀電極用銀鋁漿的銀含量7(Γ77%;公告號 CN101814551A中背銀漿料銀含量85、5%。銀屬于貴金屬，銀含量較高的話，就會增加生產成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種晶體硅太陽電池電極漿料及其制備方法，通過添加特別溫度制備的金屬硅化合物，選取不同形貌銀粉及配比，可以使電極漿料在保持好的印刷性能，強的附著力和優(yōu)良的電性能的前提下，降低銀含量。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現
一種晶體硅太陽電池電極漿料，包括以下質量百分含量的原料559Γ69. 99%的金屬銀粉，1% 6%的玻璃粘結劑，3% 6%的有機樹脂，20% 30%的有機溶劑，0. 1% 0. 5%的流變助劑， 0. 1°/Γ5%的金屬硅化物；所述金屬硅化物為金屬與硅在30(T900°C的溫度下預處理，再經退火工藝，最后粉碎球磨制成金屬硅化物粉體；所述金屬選自Pt、Pd、Ti、Ni、Al、Mn、Co、Ag中的一種或幾種。所述金屬銀粉為不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉混合而成，其中不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為6 7. 5:廣3:(Tl，金屬銀粉的粒徑為0. 5~3. 5 μ m0所述玻璃粘結劑為一種無鉛玻璃，其主要成分為化03 -ZnO ·Bi2O3'050小于3. 0微米，軟化點為43(T480°C。所述有機樹脂選自乙基纖維素、醋丁纖維素、聚乙烯縮丁醛及松香中的一種或幾種。
所述有機溶劑選自二乙二醇丁醚、異丙醇、二乙二醇丁醚乙酸酯、萜品醇、乙二醇單丁醚、苯甲醇及檸檬酸三丁酯中的一種或幾種。所述流變助劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、蓖麻油改性衍生物、有機硅改性物及卵磷脂中的一種。所述的晶體硅太陽電池電極漿料的制備方法，包括以下步驟
1)金屬硅化物的制備將金屬粉體和硅粉放在電阻爐中在溫度為30(T90(TC下保溫廣2h，退火處理，經過球磨制備成粒徑為廣5 μ m的金屬硅化物粉體；
2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在7(T10(TC，將所述的有機溶劑、有機樹脂和流變助劑在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間在，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體；
3)電極漿料的制備將金屬銀粉、步驟2)中制備的有機載體、玻璃粘結劑和步驟1)中制備的金屬硅化物混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨3飛遍，最后得到電極漿料的粒徑為4 8 μ m,粘度為5(Tl00Pa · S (25°C，IOrpm)。本發(fā)明的有益效果為金屬硅化物在不同原料配比及溫度下會形成不同的金屬硅化物，通過添加特定組分和溫度下形成的金屬硅化物粉，增強金屬電極與硅的歐姆接觸，具有較低的電阻率；可以在不影響電池電性能情況下，降低銀的含量，節(jié)約生產成本；選用無鉛的玻璃粘結劑，不會對環(huán)境造成污染，且粘結力強；通過精心選擇搭配的銀粉，提高電性能。
具體實施例方式實施例(實驗)1
1)金屬硅化物的制備將金屬鎳粉和硅粉放在電阻爐中在溫度為750°c下保溫池，退火處理，經過球磨制備成粒徑為3 μ m的金屬硅化物粉體，取金屬硅化物Ig待用；
2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°C，取異丙醇30g、乙基纖維素6g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體36. 5g ；
3)電極漿料的制備取金屬銀粉56g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為7:2:1，取步驟2)中制備的有機載體36. 5g，取玻璃粘結劑4g和步驟1)中制備的金屬硅化物lg，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨 4遍，最后得到電極漿料。實施例(實驗)2
1)金屬硅化物的制備將金屬鎳粉和硅粉放在電阻爐中在溫度為750°C下保溫池，退火處理，經過球磨制備成粒徑為3 μ m的金屬硅化物粉體，取金屬硅化物Ig待用；
2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°C，取異丙醇21g、乙基纖維素6g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體27. 5g ；
3)電極漿料的制備取金屬銀粉65g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為7:2:1，取步驟2)中制備的有機載體27. 5g，取玻璃粘結劑4g和步驟1)中制備的金屬硅化物lg，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨4遍，最后得到電極漿料。實施例(實驗)3
1)金屬硅化物的制備將金屬鎳粉和硅粉放在電阻爐中在溫度為750°C下保溫池，退火處理，經過球磨制備成粒徑為3 μ m的金屬硅化物粉體，取金屬硅化物Ig待用；
2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°C，取異丙醇21g、乙基纖維素6g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體27. 5g ；
3)電極漿料的制備取金屬銀粉65g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為6:3:1，取步驟2)中制備的有機載體27. 5g，取玻璃粘結劑4g和步驟1)中制備的金屬硅化物lg，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨 4遍，最后得到電極漿料。實施例(實驗)4
1)金屬硅化物的制備將金屬鎳粉和硅粉放在電阻爐中在溫度為750°C下保溫池，退火處理，經過球磨制備成粒徑為3 μ m的金屬硅化物粉體，取金屬硅化物Ig待用；
2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°C，取異丙醇20g、乙基纖維素4g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體24. 5g ；
3)電極漿料的制備取金屬銀粉68g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為7:2:1，取步驟2)中制備的有機載體24. 5g，取玻璃粘結劑4g和步驟1)中制備的金屬硅化物lg，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨 4遍，最后得到電極漿料。對比實施例(實驗)1
1)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°c，取異丙醇20g、乙基纖維素3g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體23. 5g ；
2)電極漿料的制備取金屬銀粉72g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為1:0:0，取步驟1)中制備的有機載體23. 5g，取玻璃粘結劑4g，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨4遍，最后得到電極漿料。對比實施例(實驗)2
1)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在90°C，取異丙醇20g、乙基纖維素3g和蓖麻油改性衍生物0. 5g在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間為池，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體23. 5g ；
2)電極漿料的制備取金屬銀粉72g，銀粉配比即不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為0:0:1，取步驟1)中制備的有機載體23. 5g，取玻璃粘結劑4g，將上述物質混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨4遍，最后得到電極漿料。表一為上述實施例(實驗)所得電極漿料的原料組成1、太陽電池的制備
使用太陽電池生產廠處理過的硅片，即經過清洗，制絨，擴散，刻蝕及PECVD的硅基片， 通過絲網印刷機將上述實驗所得的電極漿料印刷在電池片背面，形成電極所需的圖形。所有印刷，烘干，燒結參照電池廠生產工藝，得到制備好電極的電池片。2、電池的評價 1)印刷性
檢驗印刷過程中所配置的漿料是否容易堵塞網版，印刷的電極圖案是否完整、平滑且無缺失。2)附著力
按照組件生產標準工藝，使用焊帶焊接印刷背極，并進行180度剝離試驗，拉力計測試拉力。3)電性能
使用實驗漿料，根據太陽電池標準工藝制備電池片，并利用電池測試儀測試電池片的電學性能，如halm的I-V measurement。測量轉化效率Eff，串聯(lián)電阻Rs。電池轉換效率高，串聯(lián)電阻低，表示制備的電池片發(fā)電性能較好。表二為上述實驗的測試結果
上述實驗的測試表明，本發(fā)明在原料優(yōu)化配比的條件下，降低了銀含量，所得電極漿料性能良好，滿足太陽電池的生產需求，并且能夠降低成本。
權利要求
1.一種晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于，包括以下質量百分含量的原料 559Γ69. 99%的金屬銀粉，1% 6%的玻璃粘結劑，3% 6%的有機樹脂，20% 30%的有機溶劑， 0. 19Γ0. 5%的流變助劑，0. 1°/Γ5%的金屬硅化物；所述金屬硅化物為金屬與硅在30(T90(TC 下預處理，再經退火工藝，最后粉碎球磨制成金屬硅化物粉體，其中所述金屬選自Pt、Pd、 Ti、Ni、Al、Mn、Co、Ag 中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于所述金屬銀粉為不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉混合而成，其中不定形銀粉、片狀銀粉和球狀銀粉的混合質量比例為:6 7.5:1 3:0 1。
3.根據權利要求2所述的晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于所述玻璃粘結劑為無鉛玻璃，其主要成分為B2O3 · ZnO · Bi2O3，D50小于3 μ m,軟化點為430^480°C。
4.根據權利要求3所述的晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于所述有機樹脂選自乙基纖維素、醋丁纖維素、聚乙烯縮丁醛及松香中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于所述有機溶劑選自二乙二醇丁醚、異丙醇、二乙二醇丁醚乙酸酯、萜品醇、乙二醇單丁醚、苯甲醇及檸檬酸三丁酯中的一種或幾種。
6.根據權利要求5所述的晶體硅太陽電池電極漿料，其特征在于所述流變助劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、蓖麻油改性衍生物、有機硅改性物及卵磷脂中的一種。
7.—種權利要求1-6任一項所述所述的晶體硅太陽電池電極漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)金屬硅化物的制備將金屬粉體和硅粉放在電阻爐中在溫度為30(T90(TC下保溫廣2h，退火處理，經過球磨制備成粒徑為廣5 μ m的金屬硅化物粉體；2)有機載體的制備在導熱油加熱的反應釜中，溫度控制在7(T10(TC，將所述的有機溶劑、有機樹脂和流變助劑在反應釜中恒溫攪拌直至完全溶解，時間在，反應物冷卻后經過絲網過濾得到配制電極漿料所需要的有機載體；3)電極漿料的制備將金屬銀粉、步驟2)中制備的有機載體、玻璃粘結劑和步驟1)中制備的金屬硅化物混合，用高速分散攪拌機攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨3飛遍，最后得到電極漿料的粒徑為4 8 μ m,粘度為5(Tl00Pa · S (25°C，IOrpm)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽電池電極漿料，包括以下質量百分含量的原料55%~69.99%的金屬銀粉，1%~6%的玻璃粘結劑，3%~6%的有機樹脂，20%~30%的有機溶劑，0.1%~0.5%的流變助劑，0.1%~5%的金屬硅化物；制備方法包括1)金屬硅化物的制備；2)有機載體的制備；3)電極漿料的制備。本發(fā)明有益效果在不同原料配比及溫度下會形成不同的金屬硅化物，通過添加特定組分和溫度下形成的金屬硅化物粉，增強金屬電極與硅的歐姆接觸，具有較低電阻率；可在不影響電池電性能情況下，降低銀含量，節(jié)約生產成本；選用無鉛的玻璃粘結劑，不會對環(huán)境造成污染，且粘結力強；通過精心選擇搭配的銀粉，提高電性能。
文檔編號H01B1/22GK102568652SQ201210046749
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者劉科, 李光偉, 武濤, 王龍 申請人:劉科, 武濤, 王龍