專利名稱：硅太陽能電池用無鉛導電銀漿及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池用無鉛導電銀漿及其制備方法，屬于太陽能電池導電漿料制備技術領域。
背景技術：
太陽能電池的導電銀漿由銀粉、玻璃粘合劑、有機溶劑等原材料按不同配比制備而成，其中銀粉作為導電介質；玻璃粘合劑在高溫燒結時熔化，在銀粉和硅基底之間形成歐姆接觸；有機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。目前太陽能電池導電銀漿所采用的玻璃粘結劑是一種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，但是該體系含鉛比例較高，對環(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，含鉛太陽能電池導電銀漿的使用已受到限制，不久將逐漸淘汰，必須研制高導電性能的環(huán)保導電銀漿，以滿足大規(guī)模太陽能電池生產(chǎn)需求。目前技術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重要環(huán)節(jié)，也能夠讓太陽能電池更具有市場優(yōu)勢；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)印刷會出現(xiàn)裂紋，而且會增大接觸電阻，若銀粉粒徑過小，銀粉會出現(xiàn)團聚問題，影響銀粉分布的均勻性，因此有必要對銀粉的粒徑進行有效調控。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種硅太陽能電池用無鉛導電銀漿及其制備方法，在滿足太陽能電池電性能的前提下，使太陽能電池符合國際市場對太陽能電池的環(huán)保環(huán)保要求，同時降低銀漿生產(chǎn)成本，使太陽能電池更具有市場優(yōu)勢。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下
硅太陽能電池用無鉛導電銀漿由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
l-5iim 銀粉 40-50、30-60nm 銀粉 10-15、1-5 y m 銅粉 10-15、玻璃粉 A 8-12、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成ZnO 20-40、SiO2 10-20、B2O3 10-20、La2O3 2-8、TiO2 2-5、SnO2 1_5、Na2O 1_5，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成松節(jié)醇30-40、丁基卡必醇醋酸酯15-20、甲基異丁酮10-20、環(huán)氧樹脂5_10、新癸酸銀2_5、添加劑1-5 ；
B漿料
l-5iim鋁粉5-10、61-90nm銅粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體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、Bi2035-8、BaO 2-5、TiO2 2-5、Y2O3 1-5、Co2O3 1-3，所述的有機載體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、乙稀乙二醇醚5-10、羧甲基纖維素2-5、添加劑0-3。硅太陽能電池用無鉛導電銀漿的制備方法，包括以下步驟
(1)玻璃粉A的制備
按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過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 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
按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于 1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過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 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
按配方配比將松節(jié)醇、丁基卡必醇醋酸酯、甲基異丁酮混勻，在80-110°C下，依次加入環(huán)氧樹脂、新癸酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙稀乙二醇醚混勻，在80-110°C下，依次加入羧甲基纖維素、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、30_60nm銀粉、1-5 u m銅粉，混和2-3 h，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、61_90nm銅粉，混和2_3 h，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，研磨至漿料細度小于10 U m,調粘度，粘度為120-200Pa s，即得本發(fā)明太陽能電池導電銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成蓖麻油2-5、三硬脂酸甘油酯
0.5-1、聚乙烯吡咯烷酮2-5、十二烷基磺酸鈉0. 5-1、聚乙烯醇2-5、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯1-3、聚丙烯酸丁酯2-4。本發(fā)明的有益效果如下
1、本發(fā)明制備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環(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，不會形成氣孔，不會形成裂紋；
4、本發(fā)明在導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，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例I
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料ZnO 20份、SiO2 20份、B2O3 15份、La2O3 4份、TiO2 3份、SnO2 3份、Na2O 2份，放入震動球磨機球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1000°C高溫燒結爐內熔制3 h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過300目篩，冷卻，再在650°C保溫6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到3 u m玻璃粉，15 y m玻璃粉和22 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 8份、Bi2036份、BaO 4份、TiO2 5份、Y2O3 3份、Co2O3 2份，放入震動球磨機球磨lh，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2 h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過300目篩，冷卻，再在600°C保溫6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到2 u m玻璃粉，10 y m玻璃粉和23 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)有機載體A的制備
取以下重量份的原料松節(jié)醇30份、丁基卡必醇醋酸酯20份、甲基異丁酮20份、環(huán)氧樹脂8份、新癸酸銀3份、添加劑3份，
按配方配比將松節(jié)醇、丁基卡必醇醋酸酯、甲基異丁酮混勻，在96°C下，依次加入環(huán)氧樹脂、新癸酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體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8份、乙稀乙二醇醚7份、羧甲基纖維素3份、添加劑I份，
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙稀乙二醇醚混勻，在92°C下，依次加入羧甲基纖維素、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2 ii m銀粉40份、56nm銀粉15份、5 y m銅粉15份、玻璃粉A10份、有機載體A 18份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30分鐘依次加入2 ii m銀粉、56nm銀粉、5 y m銅粉，混和3 h，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料5iim鋁粉10份、85nm銅粉6份、玻璃粉B 4份、有機載體B 8
份，
將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30分鐘依次加入5 u m鋁粉、85nm
銅粉，混和3 h，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，研磨至漿料細度小于10 U m,調粘度，粘度為150Pa s，即得本發(fā)明太陽能電池導電銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成蓖麻油3份、三硬脂酸甘油酯0.6份、聚乙烯吡咯烷酮2份、十二烷基磺酸鈉0. 8份、聚乙烯醇3份、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯2份、聚丙烯酸丁酯3份。采用絲網(wǎng)印刷機將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在180°C干燥，再在800°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度8 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 8 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉化效率為 19. 3%，，拉力測試結果為附著力>12N/mm2。
實施例2
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料ZnO 40份、SiO2 15份、B2O3 15份、La2O3 8份、TiO2 5份、SnO2 2份、Na2O 3份，放入震動球磨機球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1200°C高溫燒結爐內熔制3 h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過200目篩，冷卻，再在700°C保溫6h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到5 u m玻璃粉，15 y m玻璃粉和25 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、Bi2036份、BaO 3份、TiO2 4份、Y2O3 4份、Co2O3 2份，放入震動球磨機球磨lh，球磨后均勻混合物，放于1100°C高溫燒結爐內熔制2h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過200目篩，冷卻，再在650°C保溫6小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到2 玻璃粉，12 玻璃粉和24 ii m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用;
(3)有機載體A的制備
取以下重量份的原料松節(jié)醇40份、丁基卡必醇醋酸酯15份、甲基異丁酮20份、環(huán)氧樹脂10份、新癸酸銀5份、添加劑3份，
按配方配比將松節(jié)醇、丁基卡必醇醋酸酯、甲基異丁酮混勻，在105°C下，依次加入環(huán)氧樹脂、新癸酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體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10份、乙稀乙二醇醚8份、羧甲基纖維素5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、乙稀乙二醇醚混勻，在100°C下，依次加入羧甲基纖維素、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5 ii m銀粉50份、55nm銀粉10份、3 y m銅粉10份、玻璃粉A 12份、有機載體A 20份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入5 ii m銀粉、55nm
銀粉、3 y m銅粉，混和3 h，得到A漿料；(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料4iim鋁粉10份、65nm銅粉10份、玻璃粉B 5份、有機載體B 10
份，
將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入4 u m鋁粉、65nm銅粉，混和3 h，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，研磨至漿料細度小于10 U m,調粘度，粘度為150Pa s，即得本發(fā)明太陽能電池導電銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成蓖麻油3份、三硬脂酸甘油酯0. 8份、聚乙烯吡咯烷酮4份、十二烷基磺酸鈉0. 6份、聚乙烯醇3份、雙(二辛氧基焦磷酸酯 基)乙撐鈦酸酯2份、聚丙烯酸丁酯3份。采用絲網(wǎng)印刷機將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在180°C干燥，再在800°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度10 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 9 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉化效率為
19.6%,,拉力測試結果為附著力>10N/mm2。
權利要求
1.一種硅太陽能電池用無鉛導電銀漿，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 l-5iim 銀粉 40-50、30-60nm 銀粉 10-15、1-5 y m 銅粉 10-15、玻璃粉 A 8-12、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成ZnO 20-40、SiO2 10-20、B2O3 10-20、La2O3 2-8、TiO2 2-5、SnO2 1_5、Na2O 1_5，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成松節(jié)醇30-40、丁基卡必醇醋酸酯15-20、甲基異丁酮10-20、環(huán)氧樹脂5_10、新癸酸銀2_5、添加劑1-5 ； B漿料 l-5iim鋁粉5-10、61-90nm銅粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體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、Bi2035-8、BaO 2-5、TiO2 2-5、Y2O3 1-5、Co2O3 1-3，所述的有機載體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、乙稀乙二醇醚5-10、羧甲基纖維素2-5、添加劑0-3。
2.一種如權利要求I所述的硅太陽能電池用無鉛導電銀漿的制備方法，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，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過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 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 按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過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 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (3)有機載體A的制備 按配方配比將松節(jié)醇、丁基卡必醇醋酸酯、甲基異丁酮混勻，在80-110°C下，依次加入環(huán)氧樹脂、新癸酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可； (4)有機載體B的制備 按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙稀乙二醇醚混勻，在80-110°C下，依次加入羧甲基纖維素、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、30_60nm銀粉、1-5 u m銅粉，混和2-3 h，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、61_90nm銅粉，混和2_3 h，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，研磨至漿料細度小于10 U m,調粘度，粘度為120-200Pa s，即得本發(fā)明太陽能電池導電銀漿。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的硅太陽能電池用無鉛導電銀漿，其特征在于，所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成蓖麻油2-5、三硬脂酸甘油酯0. 5-1、聚乙烯吡咯烷酮2-5、十二烷基磺酸鈉0. 5-1、聚乙烯醇2-5、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯1-3、聚丙烯酸丁酯2-4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅太陽能電池用無鉛導電銀漿及其制備方法，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電能力；本發(fā)明在導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，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益。
文檔編號H01B13/00GK102831960SQ201210304688
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權日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 申請人:合肥中南光電有限公司