專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿及其制備方法，屬于太陽(yáng)能電池導(dǎo)電漿料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電銀漿由銀粉、玻璃粘合劑、有機(jī)溶劑等原材料按不同配比制備而成，其中銀粉作為導(dǎo)電介質(zhì)；玻璃粘合劑在高溫?zé)Y(jié)時(shí)熔化，在銀粉和硅基底之間形成歐姆接觸；有機(jī)溶劑主要起分散和包裹的作用，將銀粉顆粒均勻的
包裹起來(lái)，使得導(dǎo)電銀漿中的銀粉不容易產(chǎn)生沉淀和氧化。目前太陽(yáng)能電池導(dǎo)電銀漿所采用的玻璃粘結(jié)劑是一種Bi-Si-Pb玻璃混合粉末， 這種玻璃粉雖然具有軟化溫度低，電性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是該體系含鉛比例較高，對(duì)環(huán)境的污染較大，不符合環(huán)保要求。在太陽(yáng)能電池日益普及的情況下，含鉛太陽(yáng)能電池導(dǎo)電銀漿的使用已受到限制，不久將逐漸淘汰，必須研制高導(dǎo)電性能的環(huán)保導(dǎo)電銀漿，以滿(mǎn)足大規(guī)模太陽(yáng)能電池生產(chǎn)需求。目前技術(shù)銀漿中的銀粉的含量高于70%以上，生產(chǎn)成本比較高，降低銀漿成本是銀漿是降低太陽(yáng)能電池片成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也能夠讓太陽(yáng)能電池更具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；另外在現(xiàn)有的銀漿中使用銀粉的粒徑基本上是一致的，這樣若銀粉粒徑過(guò)大，絲網(wǎng)印刷會(huì)出現(xiàn)裂紋，而且會(huì)增大接觸電阻，若銀粉粒徑過(guò)小，銀粉會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚問(wèn)題，影響銀粉分布的均勻性，因此有必要對(duì)銀粉的粒徑進(jìn)行有效調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿及其制備方法，在滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池電性能的前提下，使太陽(yáng)能電池符合國(guó)際市場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)能電池的環(huán)保環(huán)保要求，同時(shí)降低銀漿生產(chǎn)成本，使太陽(yáng)能電池更具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為
A漿料
1-5口111銀粉40-50、30-6011111銀粉10-15、30-6011111銅粉10-15、玻璃粉4 8-12、有機(jī)載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、B2O3 10-20、SiO2 5-10,Co2O3 2-8、ZnO 2_5、V2O5 1_5、Al2O3 1_5，所述的有機(jī)載體A由下列重量份的原料制成甘油30-40、乙二醇苯醚15-20、丁基卡必醇10-20、硝酸纖維素5_10、甲基丙烯酸銀2_5、添加劑 1-5 ；
B漿料
1-5口111銀粉5-10、61-9011111鋁粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機(jī)載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成=SiO2 10-20、B2O3 5-10, Ba05_8、CaO 2-5、AgO2 2-5、ZrO2 1-5、SnO2 1-3，所述的有機(jī)載體B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、丁基卡必醇醋酸酯5-10、石油醚5-10、丙烯酸樹(shù)脂2-5、甲酸銀1-3、添加劑0_3。無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿的制備方法，包括以下步驟
(1)玻璃粉A的制備
按配方配比稱(chēng)取各原料，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱(chēng)取各原料，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機(jī)載體A的制備
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機(jī)載體B的制備
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入丙烯酸樹(shù)脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機(jī)載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時(shí)，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機(jī)載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、61_90nm鋁粉，混和2_3小時(shí)，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為120-200Pa · s,即得本發(fā)明太陽(yáng)能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯2-5、己烯基雙硬脂酰胺O. 5-1、卵磷脂2-5、乙烯基二苯甲烷O. 5-1、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 2-5、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-3、聚丙烯酸2-4。本發(fā)明的有益效果如下
I、本發(fā)明制備出來(lái)的銀漿中不含鉛，對(duì)人體和環(huán)境危害性小，完全符合環(huán)保要
求；
2、本發(fā)明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導(dǎo)電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導(dǎo)電能力；
3、本發(fā)明制備出來(lái)的銀漿和硅片膨脹系數(shù)匹配性好，收縮小，成品率高，電阻小，不會(huì)形成氣孔，不會(huì)形成裂紋；
4、本發(fā)明在導(dǎo)電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助于降低銀漿生產(chǎn)成本，同時(shí)改善銀漿的導(dǎo)電性能，從而達(dá)到了降低太陽(yáng)能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I (1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 24份、B2O3 15份、SiO2 8份、Co2O3 7份、ZnO 4份、V2O5 3份、Al2O3 3份，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1100°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制
2h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)300目篩，冷卻，再在650°C保溫6h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到I μ m玻璃粉，12 μ m玻璃粉和24 μ m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 16份、B2O3 6份、BaO 8份、CaO 4份、AgO2 3份、ZrO2 3份、SnO2 2份，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨lh，球磨后均勻混合物，放于1050°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制2 h，然后用常溫去離水淬火，在80°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)300目篩，冷卻，再在600°C保溫5 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到2 μ m玻璃粉，12 μ m玻璃粉和20μηι玻璃粉，再分別用20%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機(jī)載體A的制備
取以下重量份的原料甘油30份、乙二醇苯醚20份、丁基卡必醇20份、硝酸纖維素8份、甲基丙烯酸銀3份、添加劑3份，
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在106 °C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機(jī)載體B的制備
取以下重量份的原料丁基卡必醇15份、丁基卡必醇醋酸酯10份、石油醚5份、丙烯酸樹(shù)脂3份、甲酸銀2份、添加劑2份，
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在98°C下，依次加入丙烯酸樹(shù)脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料3 μ m銀粉40份、36nm銀粉15份、42nm銅粉15份、玻璃粉A10份、有機(jī)載體A 18份，
將玻璃粉A加入有機(jī)載體A中，攪拌混和，再每次間隔300分鐘依次加入3 μ m銀粉、36nm銀粉、42nm銅粉，混和3小時(shí)，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料2μπι銀粉8份、78nm鋁粉8份、玻璃粉B 4份、有機(jī)載體B
8份，將玻璃粉B加入有機(jī)載體B中，攪拌混和，再每次間隔30分鐘依次加入2 μ m銀粉、78nm鋁粉，混和3小時(shí)，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為145Pa · s，即得本發(fā)明太陽(yáng)能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯4份、己烯基雙硬脂酰胺O. 7份、卵磷脂3份、乙烯基二苯甲烷O. 8份、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 4份、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯2份、聚丙烯酸3份。采用絲網(wǎng)印刷機(jī)將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在800°C進(jìn)行快速燒制電極引線(xiàn)，高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線(xiàn)表面銀白，光滑無(wú)缺陷，剝離 強(qiáng)度9 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率為
18.6%,,拉力測(cè)試結(jié)果為附著力>10N/mm2。實(shí)施例2
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 30份、B2O3 20份、SiO2 6份、Co2O3 4份、ZnO 3份、V2O5 4份、Al2O3 2份，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1200°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制
3h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200目篩，冷卻，再在700°C保溫6h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到5 μ m玻璃粉，14 μ m玻璃粉和25 μ m玻璃粉，再分別用30%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 20份、B2O3 10份、BaO 6份、CaO 3份、AgO2 4份、ZrO2 3份、SnO2 2份，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1100°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制3 h,然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200目篩，冷卻，再在700°C保溫5 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到4 μ m玻璃粉，10 μ m玻璃粉和25μηι玻璃粉，再分別用20%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機(jī)載體A的制備
取以下重量份的原料甘油40份、乙二醇苯醚15份、丁基卡必醇18份、硝酸纖維素10份、甲基丙烯酸銀5份、添加劑3份，
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在108 °C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機(jī)載體B的制備
取以下重量份的原料丁基卡必醇20份、丁基卡必醇醋酸酯8份、石油醚8份、丙烯酸樹(shù)脂5份、甲酸銀2份、添加劑份I份，
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在96°C下，依次加入丙烯酸樹(shù)脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料3 μ m銀粉50份、48nm銀粉15份、35nm銅粉12份、玻璃粉A12份、有機(jī)載體A 20份，
將玻璃粉A加入有機(jī)載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入3 μ m銀粉、48nm銀粉、35nm銅粉，混和3小時(shí)，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料4 μ m銀粉10份、86nm鋁粉10份、玻璃粉B 5份、有機(jī)載體
B 10 份，
將玻璃粉B加入有機(jī)載體B中， 攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入4 μ m銀粉、86nm鋁粉，混和3小時(shí)，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為160Pa · s，即得本發(fā)明太陽(yáng)能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯5份、己烯基雙硬脂酰胺I份、卵磷脂4份、乙烯基二苯甲烷I份、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 5份、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯3份、聚丙烯酸3份。采用絲網(wǎng)印刷機(jī)將銀衆(zhòng)印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在800°C進(jìn)行快速燒制電極引線(xiàn)，高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線(xiàn)表面銀白，光滑無(wú)缺陷，剝離強(qiáng)度8 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率為
19.4%,,拉力測(cè)試結(jié)果為附著力>10N/mm2。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿，其特征在于，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為 A漿料 1-5口111銀粉40-50、30-6011111銀粉10-15、30-6011111銅粉10-15、玻璃粉4 8-12、有機(jī)載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、B2O3 10-20、SiO2 5-10,Co2O3 2-8、ZnO 2_5、V2O5 1_5、Al2O3 1_5，所述的有機(jī)載體A由下列重量份的原料制成甘油30-40、乙二醇苯醚15-20、丁基卡必醇10-20、硝酸纖維素5_10、甲基丙烯酸銀2_5、添加劑 1-5 ； B漿料 1-5口111銀粉5-10、61-9011111鋁粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機(jī)載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成=SiO2 10-20、B2O3 5-10, Ba05_8、CaO 2-5、AgO2 2-5、ZrO2 1-5、SnO2 1-3，所述的有機(jī)載體B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、丁基卡必醇醋酸酯5-10、石油醚5-10、丙烯酸樹(shù)脂2-5、甲酸銀1-3、添加劑0_3。
2.一種如權(quán)利要求I所述的無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)玻璃粉A的制備 按配方配比稱(chēng)取各原料，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱(chēng)取各原料，放入震動(dòng)球磨機(jī)球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動(dòng)研磨，過(guò)200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過(guò)不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (3)有機(jī)載體A的制備 按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可； (4)有機(jī)載體B的制備 按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入丙烯酸樹(shù)脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可； (5)A漿料的制備 將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機(jī)載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時(shí)，得到A漿料； (6)B漿料的制備 將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機(jī)載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、61_90nm鋁粉，混和2_3小時(shí)，得到B漿料； (7)A漿料和B漿料的混合球磨 將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為.120-200Pa · s,即得本發(fā)明太陽(yáng)能光伏電池用銀漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿，其特征在于，所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯2-5、己烯基雙硬脂酰胺O. 5-1、卵磷脂2-5、乙烯基二苯甲烷O. 5-1、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 2-5、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-3、聚 丙烯酸2-4。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鉛環(huán)保太陽(yáng)能光伏電池用銀漿及其制備方法，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成。本發(fā)明制備出來(lái)的銀漿中不含鉛，對(duì)人體和環(huán)境危害性小，完全符合環(huán)保要求；本發(fā)明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導(dǎo)電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導(dǎo)電能力；本發(fā)明在導(dǎo)電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助于降低銀漿生產(chǎn)成本，同時(shí)改善銀漿的導(dǎo)電性能，從而達(dá)到了降低太陽(yáng)能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H01B13/00GK102831959SQ20121030466
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者郭萬(wàn)東, 汪圣付, 袁藝琴, 孟祥法, 劉晶晶, 董培才 申請(qǐng)人:合肥中南光電有限公司