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單晶硅太陽能電池用正面銀漿及其制備方法

文檔序號(hào):7127605閱讀:154來源:國(guó)知局
專利名稱:?jiǎn)尉Ч杼柲茈姵赜谜驺y漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種單晶硅太陽能電池用正面銀漿及其制備方法,屬于太陽能電池導(dǎo)電漿料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
太陽能電池的導(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,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。在太陽能電池日益普及的情況下,含鉛太陽能電池導(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)電性能的無鉛導(dǎo)電銀漿,以滿足大規(guī)模太陽能電池生產(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能電池片成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié),也能夠讓太陽能電池更具有市場(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,若銀粉粒徑過小,銀粉會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚問題,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,提供一種單晶硅太陽能電池用正面銀漿及其制備方法,在滿足太陽能電池電性能的前提下,使太陽能電池符合國(guó)際市場(chǎng)對(duì)太陽能電池的無鉛環(huán)保要求,同時(shí)降低銀漿生產(chǎn)成本,使太陽能電池更具有市場(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
單晶硅太陽能電池用正面銀漿由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 u m 銀粉 45-50、16-25 u m 銀粉 5-10、61_90nm 銀粉 5-10、玻璃粉 A 10-15、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SiO2 20-30、Li2O 10-20、ZnO 5-10,CuO 5-8、AgO2 2-5、CuO 2_5、BaO 1_3,所述的有機(jī)載體A由下列重量份的原料制成聚乙二醇30-40、三乙醇胺15-20、丙二醇單丁醚10-20、硝酸纖維素5_10、蓖麻油2_5、三硬脂酸甘油酯0. 2-0. 5、乳酸三甘油酯2-5 ;
B漿料
1-5 iim鋁粉5-10、16-25 iim銅粉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Bi2O3 10-20、B2O3 5-10、SiO2 5-8, ZrO2 2-5, TiO2 2-5, Na2O1-5、CaO 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、丙二醇單丁醚5-10、石油醚5-10、硝酸纖維素2-5、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 2-5、乙烯基二苯甲烷0. 5_1、苯胺甲基二乙氧基娃燒1-3。單晶硅太陽能電池用正面銀漿的制備方法包括以下步驟
(1)玻璃粉A的制備
按配方配比稱取各原料放入石英坩堝里,混合均勻后放入1100-1300°C電爐中燒結(jié),保溫20-30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200-300目篩,冷卻,再在600-700°C保溫5-6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到1-5 u m玻璃粉,10-15 u m玻璃粉和20-25 u m玻璃粉,再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時(shí),然后用去離子水洗凈至中性,烘干備用;
(2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝里,混合均勻后放入1100-1300°C電爐中燒結(jié),保溫20-30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200-300目篩,冷卻,再在600-700°C保溫5-6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到1-5 U m玻璃粉和20-25 y m玻璃粉,再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時(shí),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
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻,在80-110°C下,依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解,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、丙二醇單丁醚、石油醚混勻,在80-110°C下,依次加入硝酸纖維素、有機(jī)改性膨潤(rùn)土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷溶解,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 u m銀粉、16-25 u m銀粉、61_90nm銀粉,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 u m鋁粉、16-25 u m銅粉,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 U m,調(diào)粘度,粘度為120-200Pa s,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。本發(fā)明的有益效果如下
I、本發(fā)明制備出來的銀漿中不含鉛,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)說明。
實(shí)施例I
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料Si02 20份、Li2O 15份、ZnO 5份、CuO 6份、AgO2 3份、CuO 3份、BaO 2份,放入石英坩堝里,混合均勻后放入1150°C電爐中燒結(jié),保溫30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200目篩,冷卻,再在700°C保溫5小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到5 u m玻璃粉,IOum玻璃粉和20 y m玻璃粉,再分別用25%鹽酸浸泡2小時(shí),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=Bi2O3 10份、B2O3 5份、SiO2 8份、ZrO2 5份、TiO2 2份、Na2O 2份、CaO 2份,放入石英坩堝里,混合均勻后放入1100°C電爐中燒結(jié),保溫30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200目篩,冷卻,再在600°C保溫6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到2 y m玻璃粉和20 y m玻璃粉,再分別用25%鹽酸浸泡2小時(shí),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聚乙二醇30份、三乙醇胺20份、丙二醇單丁醚20份、硝酸纖維素8份、蓖麻油3份、三硬脂酸甘油酯0. 4份、乳酸三甘油酯3份,
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻,在100°C下,依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解,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10份、丙二醇單丁醚10份、石油醚10份、硝酸纖維素3份、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 3份、乙烯基二苯甲烷0. 7份、苯胺甲基三乙氧基硅烷2份,
按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻,在95°C下,依次加入硝酸纖維素、有機(jī)改性膨潤(rùn)土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷溶解,攪拌均勻即可;
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料I ii m銀粉45份、18 um銀粉5份、65nm銀粉10份、玻璃粉A10份、有機(jī)載體A 15份,
將玻璃粉A加入有機(jī)載體A中,攪拌混和,再每次間隔30-40分鐘依次加入I U m銀粉、18 um銀粉、65nm銀粉,混和2-3小時(shí),得到A漿料;
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料2iim鋁粉10份、20iim銅粉5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30-40分鐘依次加入2 ii m鋁粉、
20 um銅粉,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 U m,調(diào)粘度,粘度為160Pa s,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。采用絲網(wǎng)印刷機(jī)將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上,然后在200°C干燥,再在900°C進(jìn)行快速燒制電極引線,高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線表面銀白,光滑無缺陷,剝離強(qiáng)度9 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率為19. 1%,,拉力測(cè)試結(jié)果為附著力>10N/mm2。實(shí)施例2
(I)玻璃粉A的制備取以下重量份的原料Si02 30份、Li2O 10份、ZnO 10份、CuO 5份、AgO2 35份、CuO 5份、BaO 3份,放入石英坩堝里,混合均勻后放入1200°C電爐中燒結(jié),保溫30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200目篩,冷卻,再在700°C保溫6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到2 u m玻璃粉,14 um玻璃粉和24 y m玻璃粉,再分別用30%鹽酸浸泡2小時(shí),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=Bi2O3 20份、B2O3 8份、SiO2 6份、ZrO2 3份、TiO2 4份、Na2O 5份、CaO 2份,放入石英坩堝里,混合均勻后放入1150°C電爐中燒結(jié),保溫30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200目篩,冷卻,再在700°C保溫5小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到3 y m玻璃粉和24 y m玻璃粉,再分別用25%鹽酸浸泡2小時(shí),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聚乙二醇40份、三乙醇胺15份、丙二醇單丁醚15份、硝酸纖維素10份、蓖麻油4份、三硬脂酸甘油酯0. 5份、乳酸三甘油酯5份,
按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻,在100°C下,依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解,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、丙二醇單丁醚5份、石油醚10份、硝酸纖維素5份、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 3份、乙烯基二苯甲烷0. 8份、苯胺甲基三乙氧基硅烷2份,
按配方配比將丁基卡必醇、丙二醇單丁醚、石油醚混勻,在95°C下,依次加入硝酸纖維素、有機(jī)改性膨潤(rùn)土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷溶解,攪拌均勻即可;
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料311111銀粉50份、2011111銀粉10份、70nm銀粉10份、玻璃粉A 15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 ii m銀粉、20 um銀粉、70nm銀粉,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2iim鋁粉5份、16iim銅粉10份、玻璃粉B 5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40分鐘依次加入2 ii m鋁粉、16 u m銅粉,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 U m,調(diào)粘度,粘度為ISOPa S,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。
采用絲網(wǎng)印刷機(jī)將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上,然后在200°C干燥,再在900°C進(jìn)行快速燒制電極引線,高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線表面銀白,光滑無缺陷,剝離強(qiáng)度10 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 8 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率為19. 8%,,拉力測(cè)試結(jié)果為附著力>12N/mm2。
權(quán)利要求
1.一種單晶硅太陽能電池用正面銀漿,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 u m 銀粉 45-50、16-25 y m 銀粉 5-10、61_90nm 銀粉 5-10、玻璃粉 A 10-15、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SiO2 20-30、Li2O 10-20、ZnO 5-10,CuO 5-8、AgO2 2-5、CuO 2_5、BaO 1_3,所述的有機(jī)載體A由下列重量份的原料制成聚乙二醇30-40、三乙醇胺15-20、丙二醇單丁醚10-20、硝酸纖維素5_10、蓖麻油2_5、三硬脂酸甘油酯0. 2-0. 5、乳酸三甘油酯2-5 ; B漿料 1-5 iim鋁粉5-10、16-25 iim銅粉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Bi2O3 10-20、B2O3 5-10、SiO2 5-8, ZrO2 2-5, TiO2 2-5, Na2O1-5、CaO 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、丙二醇單丁醚5-10、石油醚5-10、硝酸纖維素2-5、有機(jī)改性膨潤(rùn)土 2-5、乙烯基二苯甲烷0. 5_1、苯胺甲基二乙氧基娃燒1-3。
2.一種如權(quán)利要求I所述的單晶硅太陽能電池用正面銀漿的制備方法,其特征在于包括以下步驟 (1)玻璃粉A的制備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝里,混合均勻后放入1100-1300°C電爐中燒結(jié),保溫20-30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200-300目篩,冷卻,再在600-700°C保溫5-6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到1-5 u m玻璃粉,10-15 u m玻璃粉和20-25 u m玻璃粉,再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時(shí),然后用去離子水洗凈至中性,烘干備用; (2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱取各原料放入石英坩堝里,混合均勻后放入1100-1300°C電爐中燒結(jié),保溫20-30 min,將熔化后的玻璃液倒入冷水中,然后球磨,過200-300目篩,冷卻,再在600-700°C保溫5-6小時(shí),然后,再用去離子水淬火,球磨,過不同目數(shù)的篩,分別收集得到1-5 U m玻璃粉和20-25 y m玻璃粉,再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時(shí),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 按配方配比將聚乙二醇、三乙醇胺、丙二醇單丁醚混勻,在80-110°C下,依次加入硝酸纖維素、蓖麻油、三硬脂酸甘油酯、乳酸三甘油酯溶解,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、丙二醇單丁醚、石油醚混勻,在80-110°C下,依次加入硝酸纖維素、有機(jī)改性膨潤(rùn)土、乙烯基二苯甲烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷溶解,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 ii m銀粉、16-25 y m銀粉、61_90nm銀粉,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 u m鋁粉、16-25 u m銅粉,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 U m,調(diào)粘度,粘度為120-200Pa s,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單晶硅太陽能電池用正面銀漿及其制備方法,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)H01B13/00GK102831957SQ20121030468
公開日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
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