專利名稱：硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，光伏發(fā)電作為一種綠色環(huán)保無公害的可再生能源，受到各國普遍重視，其中晶體硅太陽能電池在整個光伏發(fā)電中占到超過90%的比例，而中國的產(chǎn)量逐年遞增。作為硅太陽能電池電極用的銀漿需求量也非常巨大。目前國內(nèi)使用的銀漿大部分依靠進口，而且隨著國際銀價走高，銀漿使用費用所占太陽能電池中的制造成本比例也大幅提高。為了降低太陽能電池制造成本，早日達到太陽能電力平價上網(wǎng)的目標(biāo)，降低成本已經(jīng)是大勢所趨。而且從2006年7月開始，電子元件用得導(dǎo)電銀漿已經(jīng)按照歐洲ROSH要求實現(xiàn)無鉛化，而太陽能電池電極用的銀漿目前還未實現(xiàn)無鉛化。同時，硅太陽能電池銀電極要求非常短的時間燒結(jié)還原(一般整個燒結(jié)周期90—120秒，峰值燒結(jié)時間僅I一3秒)，因此在如此短的燒結(jié)還原時間內(nèi)，如何使較低銀含量的銀漿與硅基體良好結(jié)合形成優(yōu)異的歐姆接觸，以及具備很好的焊錫焊接性能也是太陽電池用銀漿面臨的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料及其應(yīng)用，它主要解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的的技術(shù)問題，其優(yōu)點為:在電極與基材的結(jié)合方面以及焊接性方面表現(xiàn)優(yōu)秀，歐姆接觸電阻較低，附則力好，并且不含有目前ROSH禁止的有害元素，無鉛環(huán)保，成本低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:其制備原料包含:a) 45— 55重量份的銀粉，銀粉為特選粒徑形狀的多種銀粉混合體，其中特選粒徑形狀包含平均粒徑為0.5-1.0um的不定型結(jié)晶銀粉，其震實密度3-5g/cm3 ;平均粒徑為1.0-3um厚片狀單分散銀粉，徑厚比〈20，震實密度2-4g/cm3 ;平均粒徑2_5um的晶狀單分散銀粉；以上銀粉按照重量比1:1:1或2:3:5通過機械混合均勻，可以在漿料燒結(jié)過程中充分熔融，相互交聯(lián)，達到很低的體電阻目標(biāo)；b) 5—15重量份的金屬氧化物，金屬氧化物為Bi2O3, ZnO, SbO, In2O3, CuO, Ti2O3,ZrO的一種或幾種混合；c) 1—5重量份的玻璃粉，玻璃粉中不含有鉛，鎘等ROSH禁止成分；d) 20—30重量份的有機載體；其制備步驟包括:步驟A:配制有機載體；步驟B:玻璃粉選用；步驟C:導(dǎo)電銀粉選用；
步驟D:將原料按照上述比例使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，形成均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:所述的有機載體選用一般在太陽能電池電極漿料中使用的有機載體，其樹脂成分選用丙烯酸脂樹月旨，乙基纖維素，硝化纖維素等樹脂，優(yōu)選乙基纖維素；有機載體中溶劑可選用丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，松油醇，乙二醇苯醚，乙二醇丁醚，乙二醇乙醚，鄰苯二甲酸二丁酯，丙烯酸羥乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯，甲基丙烯酸羥乙酯等溶劑，可以單獨使用或者兩種三種混合使用。所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:所述的玻璃粉選用SiO2.Bi2O3.Zn0.B2O3為主要體系的無鉛玻璃粉，軟化點在500— 700度；通過325目篩網(wǎng)過濾，平均粒度要求I一3um。一種如上所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料的應(yīng)用，其特征在于:將銀漿通過印刷方式印刷在基體上，使用快速燒結(jié)爐燒結(jié)，峰值溫度在860— 920度，峰值溫度燒結(jié)時間2— 4秒鐘；以形成太陽能電池的背電極。使用本發(fā)明制作的太陽能電池背電極，其和基片的附則力優(yōu)異，焊接性好，電極不含ROSH禁止物質(zhì)。本發(fā)明的優(yōu)點為:由于使用不同顆粒及形狀之銀粉按比例混合，空隙填充率高，有利于在燒結(jié)時不同形狀粒徑的銀粉相互熔融合并，并且使用部分細小粒徑銀粉有利于燒結(jié)時銀硅合金相形成，因此本發(fā)明所制漿料在電極與基材的結(jié)合方面以及焊接性方面表現(xiàn)優(yōu)秀，歐姆接觸電阻較低，附則力好。同時所有使用的原材料中均不含有目前ROSH禁止的有害元素，因此所制成漿料為無鉛環(huán)保產(chǎn)品。通過降低貴金屬銀含量，所得產(chǎn)品成本明顯低與目前市場正常使用產(chǎn)品。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:其制備原料包含:a) 45— 55重量份的銀粉，銀粉為特選粒徑形狀的多種銀粉混合體，其中特選粒徑形狀包含平均粒徑為0.5-1.0um的不定型結(jié)晶銀粉，其震實密度3-5g/cm3 ;平均粒徑為1.0-3um厚片狀單分散銀粉，徑厚比〈20，震實密度2-4g/cm3 ;平均粒徑2_5um的晶狀單分散銀粉；以上銀粉按照重量比1:1:1或2:3:5通過機械混合均勻，可以在漿料燒結(jié)過程中充分熔融，相互交聯(lián)，達到很低的體電阻目標(biāo)；b) 5—15重量份的金屬氧化物，金屬氧化物為Bi2O3, ZnO, SbO, In2O3, CuO, Ti2O3,ZrO的一種或幾種混合；c) 1—5重量份的玻璃粉，玻璃粉中不含有鉛，鎘等ROSH禁止成分；d) 20—30重量份的有機載體；其制備步驟包括:步驟A:配制有機載體；步驟B:玻璃粉選用；步驟C:導(dǎo)電銀粉選用；
步驟D:將原料按照上述比例使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，形成均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。所述的有機載體選用一般在太陽能電池電極漿料中使用的有機載體，其樹脂成分選用丙烯酸脂樹脂，乙基纖維素，硝化纖維素等樹脂，優(yōu)選乙基纖維素；有機載體中溶劑可選用丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，松油醇，乙二醇苯醚，乙二醇丁醚，乙二醇乙醚，鄰苯二甲酸二丁酯，丙烯酸羥乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯，甲基丙烯酸羥乙酯等溶劑，可以單獨使用或者兩種三種混合使用。所述的玻璃粉選用SiO2.Bi2O3.Zn0.B2O3為主要體系的無鉛玻璃粉，軟化點在500— 700度；通過325目篩網(wǎng)過濾，平均粒度要求I一3um。使用本發(fā)明方法制成的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料，優(yōu)選使用Brookfield BVII+型粘度計，粘度范圍 50— 150kcps。此外，本發(fā)明提供的使用了該無鉛環(huán)保漿料的太陽能電池的背電極形成方法，其特征為在鍍好膜的硅片背面使用絲網(wǎng)印刷方式印刷背面電極圖形，在150250度烘干，然后再印刷鋁背場和正面電極后一起在快速燒結(jié)爐中燒結(jié)，峰值溫度在860— 920度，峰值溫度燒結(jié)時間2—4秒。以下通過一些實施例來進一步介紹本發(fā)明:實施列I一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿制備方法以及使用了該無鉛環(huán)保漿料的太陽能電池的背電極形成方法，它包括如下步驟:步驟A:配制有機載體。有機載體可選用一般在太陽能電池電極漿料中使用的有機載體，其樹脂成分可選用丙烯酸脂樹脂，乙基纖維素，硝化纖維素等樹脂，優(yōu)選乙基纖維素；有機載體中溶劑可選用丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，松油醇，乙二醇苯醚，乙二醇丁醚，乙二醇乙醚，鄰苯二甲酸二丁酯，丙烯酸羥乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯，甲基丙烯酸羥乙酯等溶劑，可以單獨使用或者兩種三種混合使用。步驟B:玻璃粉選用。本發(fā)明中玻璃粉選用SiO2.Bi2O3.Zn0.B2O3為主要體系的無鉛玻璃粉，軟化點在500—700度(優(yōu)選600度);通過325目篩網(wǎng)過濾，平均粒度要求3um。步驟C:導(dǎo)電銀粉選用。銀粉為特選粒徑形狀的多種銀粉混合體，其中特選粒徑形狀包含平均粒徑為0.5um的不定型結(jié)晶銀粉，其震實密度5g/cm3 ;平均粒徑為3um厚片狀單分散銀粉，徑厚比〈20，震實密度(tap density) 2g/cm3 ;平均粒徑5um的晶狀單分散銀粉，以上銀粉按照重量比1:1:1比例通過機械混合均勻，可以在漿料燒結(jié)過程中充分熔融，相互交聯(lián)，達到很低的體電阻目標(biāo)。步驟D:將上述原料按照:銀粉55重量份，金屬氧化物5重量份(金屬氧化物為Bi2O3, ZnO, SbO, In2O3, CuO, Ti2O3, ZrO的一種或幾種混合)，玻璃粉5重量份，有機載體30重量份比列使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。步驟E:在鍍好膜的125*125mm單晶硅片背面使用絲網(wǎng)印刷方式印刷背面電極圖形，在250度烘干，然后再印刷鋁背場和正面電極后一起在快速燒結(jié)爐中燒結(jié)，峰值溫度在860度，峰值溫度燒結(jié)時間2秒，制成單晶太陽能電池片。實施列2
一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿制備方法以及使用了該無鉛環(huán)保漿料的太陽能電池的背電極形成方法，它包括如下步驟:步驟A:配制有機載體。有機載體可選用一般在太陽能電池電極漿料中使用的有機載體，其樹脂成分可選用丙烯酸脂樹脂，乙基纖維素，硝化纖維素等樹脂，優(yōu)選乙基纖維素；有機載體中溶劑可選用丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，松油醇，乙二醇苯醚，乙二醇丁醚，乙二醇乙醚，鄰苯二甲酸二丁酯，丙烯酸羥乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯，甲基丙烯酸羥乙酯等溶劑，可以單獨使用或者兩種三種混合使用。步驟B:玻璃粉選用。本發(fā)明中玻璃粉選用SiO2.Bi2O3.Zn0.B2O3為主要體系的無鉛玻璃粉，軟化點在500—700度(優(yōu)選600度);通過325目篩網(wǎng)過濾，平均粒度要求lum。步驟C:導(dǎo)電銀粉選用。銀粉為特選粒徑形狀的多種銀粉混合體，其中特選粒徑形狀包含平均粒徑為1.0um的不定型結(jié)晶銀粉，其震實密度3g/cm3 ;平均粒徑為1.0um厚片狀單分散銀粉，徑厚比〈20，震實密度4g/cm3 ;平均粒徑2um的晶狀單分散銀粉，以上銀粉按照重量比2:3:5比例通過機械混合均勻，可以在漿料燒結(jié)過程中充分熔融，相互交聯(lián)，達到很低的體電阻目標(biāo)。步驟D:將上述原料按照:銀粉45重量份，金屬氧化物15重量份(金屬氧化物為Bi2O3, ZnO, SbO, In2O3, CuO, Ti2O3, ZrO的一種或幾種混合)，玻璃粉I重量份，有機載體重量20份比列使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。步驟E:在鍍好膜的156*156mm多晶硅片背面使用絲網(wǎng)印刷方式印刷背面電極圖形，在150度烘干，然后再印刷鋁背場和正面電極后一起在快速燒結(jié)爐中燒結(jié)，峰值溫度在920度，峰值溫度燒結(jié)時間4秒，制成多晶太陽能電池片。對比列I使用外國進口非環(huán)保含鉛太陽能背面電極銀漿，在鍍好膜的125*125mm單晶硅片背面使用絲網(wǎng)印刷方式印刷背面電極圖形，在250度烘干，然后再印刷鋁背場和正面電極后一起在快速燒結(jié)爐中燒結(jié)，峰值溫度在860度，峰值溫度燒結(jié)時間2秒，制成單晶太陽能電池片。對比列2使用外國進口非環(huán)保含鉛太陽能背面電極銀漿，在鍍好膜的156*156mm多晶硅片背面使用絲網(wǎng)印刷方式印刷背面電極圖形，在150度烘干，然后再印刷鋁背場和正面電極后一起在快速燒結(jié)爐中燒結(jié)，峰值溫度在920度，峰值溫度燒結(jié)時間4秒，制成多晶太陽能電池片。對上述實施列1，2和對比列1，2制成的太陽能電池片進行開路電壓(Voc)，短路電流(Isc)，轉(zhuǎn)化效率(Eff)，填充因子(FF)，功率(Pmax)，電極附則力進行測試，測試數(shù)據(jù)見表I,表2。表I
權(quán)利要求
1.一種硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:其制備原料包含: a)45-55重量份的銀粉，銀粉為特選粒徑形狀的多種銀粉混合體，其中特選粒徑形狀包含平均粒徑為0.5-1.0um的不定型結(jié)晶銀粉，其震實密度3-5g/cm3 ;平均粒徑為1.0_3um厚片狀單分散銀粉，徑厚比〈20，震實密度2-4g/cm3 ;平均粒徑2-5um的晶狀單分散銀粉；以上銀粉按照重量比1:1:1或2:3:5通過機械混合均勻，可以在漿料燒結(jié)過程中充分熔融，相互交聯(lián)，達到很低的體電阻目標(biāo)； b)5—15重量份的金屬氧化物，金屬氧化物為Bi2O3, ZnO, SbO, In2O3, CuO, Ti2O3, ZrO的一種或幾種混合； c)1—5重量份的玻璃粉，玻璃粉中不含有鉛，鎘等ROSH禁止成分； d)20—30重量份的有機載體； 其制備步驟包括: 步驟A:配制有機載體； 步驟B:玻璃粉選用； 步驟C:導(dǎo)電銀粉選用； 步驟D:將原料按照上述比例使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，形成均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:所述的有機載體選用一般在太陽能電池電極漿料中使用的有機載體，其樹脂成分選用丙烯酸脂樹脂，乙基纖維素，硝化纖維素等樹脂，優(yōu)選乙基纖維素；有機載體中溶劑可選用丁基卡必醇，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，松油醇，乙二醇苯醚，乙二醇丁醚，乙二醇乙醚，鄰苯二甲酸二丁酯，丙烯酸羥乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯，甲基丙烯酸羥乙酯等溶齊U，可以單獨使用或者兩種三種混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料，其特征在于:所述的玻璃粉選用SiO2.Bi2O3.Zn0.B2O3為主要體系的無鉛玻璃粉，軟化點在500—700度；通過325目篩網(wǎng)過濾，平均粒度要求I一3um。
4.一種如權(quán)利要求1或2或3所述的硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料的應(yīng)用，其特征在于:將銀漿通過印刷方式印刷在基體上，使用快速燒結(jié)爐燒結(jié)，峰值溫度在860— 920度，峰值溫度燒結(jié)時間2— 4秒鐘；以形成太陽能電池的背電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及硅太陽能電池背面電極用低成本無鉛環(huán)保銀漿料及其應(yīng)用。無鉛環(huán)保銀漿料制備原料包含a)45—55重量份的銀粉，b)5—15重量份的金屬氧化物，c)1—5重量份的玻璃粉，d)20—30重量份的有機載體；其制備步驟包括步驟A配制有機載體；步驟B玻璃粉選用；步驟C導(dǎo)電銀粉選用；步驟D將原料按照上述比例使用攪拌器和三滾研磨機碾磨成外觀細膩，形成均勻無顆粒的太陽能電池背面電極用無鉛環(huán)保銀漿料。將銀漿通過印刷方式印刷在基體上，使用快速燒結(jié)爐燒結(jié)，峰值溫度在860—920度，峰值溫度燒結(jié)時間2—4秒鐘；以形成太陽能電池的背電極。其優(yōu)點為在電極與基材的結(jié)合方面以及焊接性方面表現(xiàn)優(yōu)秀，歐姆接觸電阻較低，附則力好，并且不含有目前ROSH禁止的有害元素，無鉛環(huán)保，成本低。
文檔編號H01L31/0224GK103093861SQ20131005154
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者丁海權(quán), 包衛(wèi)鋒 申請人:上海大洲電子材料有限公司