一種晶硅太陽能電池背電極銀漿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶硅太陽能電池背電極銀漿及其制備方法,該銀漿用作生產(chǎn)晶硅太陽能電池的背面電極,其銀漿由質(zhì)量百分比為45-50%的銀粉、43-47%的有機(jī)粘合劑、1-6%的無機(jī)玻璃粉及0-2%的添加劑組成;該銀漿的制備方法包括有機(jī)粘合劑的制備、無機(jī)玻璃粉的配制和漿料的加工工藝。本發(fā)明的銀漿燒結(jié)后銀層致密,和硅片形成良好的歐姆接觸,接觸電阻小,具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和附著力,可焊性和耐焊性好,光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種晶硅太陽能電池背電極銀漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)晶硅太陽能電池背電極的原料領(lǐng)域,特別是涉及一種晶硅太陽能電池背電極銀漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅基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,在光照條件下太陽能電池內(nèi)部會產(chǎn)生光生電流,通過電極可將電能輸出。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中,太陽能電池背電極主要使用金屬銀漿料,由金屬銀粉、有機(jī)粘合劑、無機(jī)玻璃粉和添加劑等原料配制而成,而根據(jù)對電池板高性能的要求,其需要銀漿具有優(yōu)良的印刷性,燒結(jié)后與硅片的歐姆接觸好,附著力及焊接性能優(yōu)異等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種晶硅太陽能電池背電極銀漿及其制備方法,具有優(yōu)良的印刷性,燒結(jié)后銀層致密,與硅片接觸電阻小,可焊性好,光電轉(zhuǎn)換效率高,并能減少太陽能電池生產(chǎn)的白銀消耗,降低生產(chǎn)成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種晶硅太陽能電池背電極銀漿,所述銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:45?50%,有機(jī)粘合劑:43?47%,無機(jī)玻璃粉:1?6%,添加劑:0?2%。
[0006]進(jìn)一步,所述銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:46?49%,有機(jī)粘合劑:44?47%,無機(jī)玻璃粉:3?5%,添加劑;0.5?1.5%。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中,所述銀粉為球狀銀粉和片狀銀粉的混合物,其平均粒徑為1.5 μ m。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中,所述有機(jī)粘合劑的組分配方按質(zhì)量百分比為:松油醇:45?55%,乙基纖維素:10?15%, 二乙二醇丁釀乙酸酷:35?40%。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中,所述無機(jī)玻璃粉包括Si02、Bi203、B203、ZnO, BaO,其配方按質(zhì)量百分比為:SiO2:0.1-20%, Bi2O3:40-80%, B2O3:0.1_5%,ZnO:1_10%,BaO:
0.1-5%。
[0010]進(jìn)一步,所述無機(jī)玻璃粉包括5102、81203、8203、2110、8&0,其配方按質(zhì)量百分比為:SiO2:5 ?15%,Bi2O3:50 ?75%,B2O3:2 ?4%,ZnO:4 ?8%,BaO:1 ?3%。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中,所述添加劑為氧化鈦、氧化錫和氧化銻中的至少一種,該添加劑顆粒粒徑小于3 μ m。
[0012]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明還提供了一個晶硅太陽能電池背電極銀漿的制備方法,包括以下步驟:
a、制備有機(jī)粘合劑:按所述有機(jī)粘合劑的配比混合后,在70-80°C溫度下溶解,得到透明的有機(jī)粘合劑;
b、制備無機(jī)玻璃粉:按所述無機(jī)玻璃粉的配比,稱量所有氧化物粉末,混合均勻,裝入坩堝中,放入高溫電阻爐中,升溫至1000-1200°C,熔煉0.5-1小時,將熔化后的無機(jī)玻璃粉淬火后裝入球磨罐,球磨24小時后,得到粒度小于2 μ m的無機(jī)玻璃粉,烘干備用;
C、制備導(dǎo)電銀漿:按所述配方取銀粉、有機(jī)粘合劑、無機(jī)玻璃粉和添加劑,攪拌混合均勻后,在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨分散,制得均勻分散,精細(xì)度小于15 μ m,粘度為60-80Pa.S的導(dǎo)電銀漿。
[0013]在晶硅太陽能電池生產(chǎn)過程中,通過絲網(wǎng)印刷,使?jié){料均勻地附著在硅片表面,經(jīng)過烘干、高溫?zé)Y(jié)等工序后,本發(fā)明采用球狀和片狀混合銀粉作為銀漿基料,利用特殊氧化物作為添加劑,在硅片背面形成均勻致密的銀導(dǎo)電層,和硅片形成良好的歐姆接觸,從而獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率,優(yōu)異的可焊性和附著力。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、使用球狀和片狀銀粉混合物,增強(qiáng)了銀漿的附著力,增加了歐姆接觸,提高了電池片的轉(zhuǎn)換效率;
2、選用鉍-硼-硅-鋅等氧化物組成的無機(jī)玻璃粉,實(shí)現(xiàn)了漿料的無鉛化。通過調(diào)節(jié)金屬氧化物的配比,可以實(shí)現(xiàn)調(diào)控?zé)o機(jī)玻璃粉的軟化點(diǎn)等物化性能,改進(jìn)了無機(jī)玻璃粉的物化穩(wěn)定性和電性能;
3、采用本發(fā)明中有機(jī)粘合劑的成分比例,增加了漿料的保存時間,使?jié){料在長時間放置后仍保持均勻分散特性;
4、選用本發(fā)明中添加劑,改善了漿料的物化性能和電性能,使?jié){料易于絲網(wǎng)印刷,提高電池片轉(zhuǎn)換效率。
[0015]本發(fā)明通過使用合適球狀和片狀銀粉,及無機(jī)玻璃粉,使?jié){料在高溫?zé)Y(jié)處理過程中與硅片形成良好的歐姆接觸,銀漿燒結(jié)后銀層致密,提高了背電極的焊接性和附著力,電池的轉(zhuǎn)換效率高。通過調(diào)節(jié)銀漿中有機(jī)粘合劑、無機(jī)玻璃粉和添加劑的組分及配比,可以適應(yīng)現(xiàn)有晶硅太陽能電池的各種生產(chǎn)工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0017]本發(fā)明提供一種晶硅太陽能電池背電極銀漿,主要是由銀粉、有機(jī)粘合劑、無機(jī)玻璃粉和添加劑四個部分組成,需要對上述四部分物料的配方機(jī)理進(jìn)行說明:
銀粉在漿料中是導(dǎo)電功能相,其在高溫?zé)Y(jié)處理后可與硅形成歐姆接觸,在電極中起導(dǎo)電作用;
有機(jī)粘合劑起分散作用及印刷時的粘結(jié)作用,使無機(jī)粉體均勻分散在漿料中,形成一種穩(wěn)定的懸浮體,保持漿料內(nèi)各組分的配比;印刷后使?jié){料附著在硅片表面;
無機(jī)玻璃粉在高溫?zé)Y(jié)過程中熔化,將銀粉附著在硅片表面,形成均勻致密的導(dǎo)電
膜;
添加劑是用來改變漿料的工藝性能,使?jié){料具有一定的流動性、觸變性、可塑性,使?jié){料易于絲網(wǎng)印刷。
[0018]本發(fā)明一種晶硅太陽能電池背電極銀漿,銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:45?50%,有機(jī)粘合劑:43?47%,無機(jī)玻璃粉:1?6%,添加劑:0?2% ;或銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:46~49%,有機(jī)粘合劑:44~47%,無機(jī)玻璃粉:3~5%,添加劑;0.5~1.5%。
[0019]進(jìn)一步,所述銀粉為球狀銀粉和片狀銀粉的混合物,其平均粒徑為1.5μπι ;有機(jī)粘合劑的組分配方按質(zhì)量百分比為:松油醇:45~55%,乙基纖維素:10~15%,二乙二醇丁醚乙酸酯:35~40%。
[0020]無機(jī)玻璃粉包括Si02、Bi203、BA、ZnO、BaO,其配方按質(zhì)量百分比為:SiO2:
0.1-20%, Bi2O3:40-80%, B2O3:0.1-5%, ZnO:1-10%, BaO:0.1-5% ;或其配方按質(zhì)量百分比為:Si02:5 ~15%,Bi2O3:50 ~75%,B2O3:2 ~4%,ZnO:4 ~8%,BaO:1 ~3%。
[0021]另外添加劑為氧化鈦、氧化錫和氧化銻中的至少一種,該添加劑顆粒粒徑小于
3μ m0
[0022]根據(jù)上述晶硅太陽能電池背電極銀漿的配比,本發(fā)明晶硅太陽能電池背電極銀漿的制備方法,其生產(chǎn)工藝如下:
a、制備有機(jī)粘合劑:按上述有機(jī)粘合劑的配比混合后,在70-80°C溫度下溶解,得到透明的有機(jī)粘合劑;
b、制備無機(jī)玻璃粉:按上述無機(jī)玻璃粉的配比,稱量所有氧化物粉末,混合均勻,裝入坩堝中,放入高溫電阻爐中,升溫至1000-1200°C,熔煉0.5-1小時,將熔化后的無機(jī)玻璃粉淬火后裝入球磨罐,球磨24小時后,得到粒度小于2 μ m的無機(jī)玻璃粉,烘干備用;
C、制備導(dǎo)電銀漿:按上述配方取鋁硅鋅合金粉,有機(jī)粘合劑,無機(jī)玻璃粉和添加劑,混合均勻后,在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨分散,制得均勻分散,精細(xì)度小于15 μ m,粘度為60-80Pa.S的導(dǎo)電銀漿。
[0023]通過上述配方和生產(chǎn)工藝,本發(fā)明晶硅太陽能電池背電極銀漿的制備具體實(shí)施例如下:
實(shí)施例1
一種晶硅太陽能電池背電極銀漿(配制500g),制備工藝如下:
(1)有機(jī)粘合劑的制備(制備500g):松油醇240g,乙基纖維素60g,二乙二醇丁醚乙酸酯200g,在70-80°C下攪拌約4小時,使乙基纖維素完全溶解,得透明有機(jī)粘合劑;
(2)無機(jī)玻璃粉的制備(100g):稱量SiO2 14g, Bi2O3 74g, B2O3 4g、ZnO 6g、Ba0 2g,混合均勻,裝入剛玉坩堝中,放入高溫電阻爐中,升溫至1200°C,熔煉0.5-1小時,將熔化后的玻璃淬火后裝入球磨罐,球磨48小時后,得到粒度小于2 μ m的玻璃粉,120°C烘干;
(3)銀漿的配制(500g):稱取球狀和片狀混合銀粉235g,有機(jī)粘合劑235g,無機(jī)玻璃粉25g,以及5g的添加劑,在容器中攪拌混合均勻后,在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨分散,控制漿料的精細(xì)度小于15 μ m,粘度為60-80 Pa.S。
[0024]其銀漿的性能:
粘度:(25°C,Brookfield HB II Pro+) 63 Pa.S。
[0025]精細(xì)度:≤10 μ m。
[0026]方阻:≤30毫歐/方。
[0027]上述銀漿在生產(chǎn)試用.衆(zhòng)料濕重 Uoc Isc Rs Rsh FF Eff
【權(quán)利要求】
1.一種晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:45?50%,有機(jī)粘合劑:43?47%,無機(jī)玻璃粉:1?6%,添加劑:0?2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述銀漿配方按質(zhì)量百分比為:銀粉:46?49%,有機(jī)粘合劑:44?47%,無機(jī)玻璃粉:3?5%,添加劑;0.5?1.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述銀粉為球狀銀粉和片狀銀粉的混合物,其平均粒徑為1.5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述有機(jī)粘合劑的組分配方按質(zhì)量百分比為:松油醇:45?55%,乙基纖維素:10?15%,二乙二醇丁醚乙酸酯:35?40%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述無機(jī)玻璃粉包括Si02、Bi203、B203、Zn0、Ba0,其配方按質(zhì)量百分比為=SiO2:0.1?20%,Bi2O3:40?80%, B2O3:0.1 ?5%,ZnO:1 ?10%,BaO:0.1 ?5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述無機(jī)玻璃粉包括Si02、Bi203、B203、Zn0、Ba0,其配方按質(zhì)量百分比為:SiO2:5?15%,Bi2O3:50?75%, B2O3:2 ?4%, ZnO:4 ?8%, BaO:1 ?3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶硅太陽能電池背電極銀漿,其特征在于:所述添加劑為氧化鈦、氧化錫和氧化銻中的至少一種,該添加劑顆粒粒徑小于3 μ m。
8.一種晶硅太陽能電池背電極銀漿的制備方法,其特征在于:包括以下步驟: a、制備有機(jī)粘合劑:按所述有機(jī)粘合劑的配比混合后,在70-80°C溫度下溶解,得到透明的有機(jī)粘合劑; b、制備無機(jī)玻璃粉:按所述無機(jī)玻璃粉的配比,稱量所有氧化物粉末,混合均勻,裝入坩堝中,放入高溫電阻爐中,升溫至1000-1200°C,熔煉0.5-1小時,將熔化后的無機(jī)玻璃粉淬火后裝入球磨罐,球磨24小時后,得到粒度小于2 μ m的無機(jī)玻璃粉,烘干備用; C、制備導(dǎo)電銀漿:按所述銀粉、有機(jī)粘合劑、無機(jī)玻璃粉和添加劑的配方比取得,攪拌混合均勻后,在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨分散,制得均勻分散,精細(xì)度小于15 μ m,粘度為60-80Pa.S的導(dǎo)電銀漿。
【文檔編號】H01L31/0224GK103531266SQ201210226900
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】張冀東, 白少勇 申請人:蘇州柏特瑞新材料有限公司