本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池用背電極銀漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

作為重要的清潔能源，近年來硅太陽能電池呈現(xiàn)快速增長趨勢(shì)，而硅太陽能電池的重要耗材之一的導(dǎo)電漿料需求也日益增長。硅太陽能電池用導(dǎo)電漿料主要包括正電極銀漿、背電極銀漿和背電極鋁漿三部份，其中背電極銀漿由銀粉、無機(jī)玻璃相和有機(jī)載體經(jīng)輥壓而成。通常采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將背電極銀漿涂覆于硅電池片的背面，再經(jīng)隧道爐快速熱處理(RTP，Rapid Temperature Process)在太陽能電池硅片的背面形成背面銀電極。該背面銀電極在熱處理過程中形成的硅-銀層可消除硅片與背面銀電極之間的肖特基勢(shì)壘，實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸，減少接觸電阻，從而提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

其中，背面銀電極作為導(dǎo)電焊接部位，將硅電池片產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)至外部電路。因此，對(duì)形成背面銀電極的背電極銀漿的焊接拉力有較高的要求。然而，現(xiàn)有的背電極銀漿通常都存在焊接拉力不足(最高通常僅為3牛頓)的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種有效解決上述問題的背電極銀漿。

另外，還有必要提供一種上述背電極銀漿的制備方法。

一種硅太陽能電池用背電極銀漿，包括質(zhì)量百分含量為39％～60％的銀粉、質(zhì)量百分含量為1％～5％的無機(jī)玻璃相、以及質(zhì)量百分含量為35％～60％的有機(jī)載體，所述無機(jī)玻璃相包括主玻璃相以及無機(jī)添加劑，所述主玻璃相包括氧化鉍、氧化鋁和氧化硅，所述主玻璃相各組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量為：氧化鉍10％～40％、氧化鋁20％～60％、氧化硅10％～30％，所述無機(jī)添加劑選自氧化銅、氧化鋅、二氧化鈦、二氧化錳、氧化銻、氧化鎂、氧 化錫、氧化鋰以及氧化鎳中的至少兩種，所述無機(jī)添加劑各組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量為：氧化銅0％～10％、氧化鋅0％～40％、二氧化鈦0％～5％、二氧化錳0％～10％、氧化銻0％～1％、氧化鎂0％～5％、氧化錫0％～5％、氧化鋰0％～5％、氧化鎳0％～5％。

一種硅太陽能電池用背電極銀漿的制備方法，其包括如下步驟：按銀粉的質(zhì)量百分含量為39％～60％、無機(jī)玻璃相的質(zhì)量百分含量為1％～5％以及有機(jī)載體的質(zhì)量百分含量為35％～60％的比例將銀粉、無機(jī)玻璃相以及有機(jī)載體進(jìn)行混合以制得混合物，其中所述無機(jī)玻璃相包括主玻璃相以及無機(jī)添加劑，所述主玻璃相包括氧化鉍、氧化鋁和氧化硅，所述主玻璃相各組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量為：氧化鉍10％～40％、氧化鋁20％～60％、氧化硅10％～30％，所述無機(jī)添加劑選自氧化銅、氧化鋅、二氧化鈦、二氧化錳、氧化銻、氧化鎂、氧化錫、氧化鋰以及氧化鎳中的至少兩種，所述無機(jī)添加劑各組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量為：氧化銅0％～10％、氧化鋅0％～40％、二氧化鈦0％～5％、二氧化錳0％～10％、氧化銻0％～1％、氧化鎂0％～5％、氧化錫0％～5％、氧化鋰0％～5％、氧化鎳0％～5％；以及將上述混合物攪拌均勻并使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，三輥研磨機(jī)的輥距為40～100μm，研磨次數(shù)為5～10次，從而得到所述硅太陽能電池用背電極銀漿。

上述硅太陽能電池用背電極銀漿添加有無機(jī)添加劑，所述無機(jī)添加劑能夠提高所述背電極銀漿的焊接拉力。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明較佳實(shí)施例的硅太陽能電池用背電極銀漿，其包括質(zhì)量百分含量為39％～60％的銀粉、質(zhì)量百分含量為1％～5％的無機(jī)玻璃相以及質(zhì)量百分含量為35％～60％的有機(jī)載體。其中，所述銀粉在該背電極銀漿中主要起導(dǎo)電作用。所述無機(jī)玻璃相作為無機(jī)粘合劑，其用于在所述背電極銀漿的熱處理過程中熔融并潤濕銀粉和硅電池片的接觸界面，從而使形成的背面銀電極和硅電池片之間形成足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。所述無機(jī)載體用于使所述銀粉以及無機(jī)玻璃相能夠均勻地懸浮在所述背電極銀漿中。

(1)銀粉

所述銀粉為片狀銀粉或球形銀粉。在本實(shí)施方式中，所述銀粉為片狀銀粉，其粒徑分布分為兩個(gè)區(qū)間段，每一區(qū)間段的銀粉占總銀粉質(zhì)量的質(zhì)量百分含量為：

粒徑區(qū)間1：0.1～1μm，質(zhì)量百分含量：10％～30％；

粒徑區(qū)間2：1～5μm，質(zhì)量百分含量：70％～90％。

(2)無機(jī)玻璃相

所述無機(jī)玻璃相包括主玻璃相以及無機(jī)添加劑。所述主玻璃相為鉍-鋁-硅系玻璃相，其包括氧化鉍、氧化鋁和氧化硅。所述主玻璃相的每一組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量如下：

氧化鉍(Bi₂O₃)：10％～40％；

氧化鋁(Al₂O₃)：20％～60％；

氧化硅(SiO₂)：10％～30％。

所述無機(jī)添加劑選自氧化銅、氧化鋅、二氧化鈦、二氧化錳、氧化銻、氧化鎂、氧化錫、氧化鋰以及氧化鎳中的至少兩種。所述無機(jī)添加劑用于提高所述背電極銀漿的焊接拉力。所述無機(jī)添加劑的每一組分在所述無機(jī)玻璃相中的質(zhì)量百分含量如下：

氧化銅(CuO)：0％～10％；

氧化鋅(ZnO)：0％～40％；

二氧化鈦(TiO₂)：0％～5％；

二氧化錳(MnO₂)：0％～10％；

氧化銻(Sb₂O₃)：0％～1％；

氧化鎂(MgO)：0％～5％；

氧化錫(SnO)：0％～5％；

氧化鋰(Li₂O)：0％～5％；

氧化鎳(NiO)：0％～5％。

(3)有機(jī)載體

所述有機(jī)載體包括有機(jī)樹脂、溶劑、消泡劑、增塑劑、表面活性劑及觸變劑，其中各組分在所述有機(jī)載體中的質(zhì)量百分含量如下：

有機(jī)樹脂：8％～30％；

溶劑：60％～85％；

消泡劑：0.5％～1％；

增塑劑：1％～5％；

表面活性劑：0.5％～2％；

觸變劑：0.5％～2％。

其中，所述有機(jī)樹脂可選自乙基纖維素、醋丁纖維素、酚醛樹脂及酚醛環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。

所述溶劑可選自松油醇、乙二醇苯醚以及二乙二醇丁醚中的一種或幾種。

所述消泡劑可選自硅油及改性聚醚類中的一種或幾種。所述消泡劑可降低有機(jī)載體的表面張力，減少絲網(wǎng)印刷時(shí)氣泡的產(chǎn)生。

所述增塑劑可選自檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸甲酯及二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。所述增塑劑可增加有機(jī)載體的粘附力。

所述表面活性劑可選自卵磷脂、司盤及聚醚類物質(zhì)中的一種或幾種。所述表面活性劑可促進(jìn)銀粉在有機(jī)載體中分散。

所述觸變劑可選自聚酰胺蠟及氫化蓖麻油中的一種或幾種。所述觸變劑可使背電極銀漿的受力變稀，靜置變稠，提高所述背電極銀漿的印刷性。

本發(fā)明較佳實(shí)施例的硅太陽能電池用背電極銀漿的制備，其包括如下步驟：

(a)有機(jī)載體的制備

按上述成份和配比關(guān)系制備有機(jī)載體原料，混合后加熱至溫度為80～120℃，攪拌直至樹脂溶解，溶液成為均勻液體，從而得到所述有機(jī)載體。

(b)背電極銀漿的制備

將銀粉、無機(jī)玻璃相以及有機(jī)載體按上述成分以及配比關(guān)系進(jìn)行混合攪拌，然后使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，輥距為40～100μm，研磨次數(shù)為5～10次，得到均勻分散的背電極銀漿。其中，該背電極銀漿的細(xì)度<10μm，粘度為20000～50000mpa·s。

使用290目的絲網(wǎng)將所述背電極銀漿印刷于156mm×156mm的多晶硅片，再經(jīng)隧道爐快速熱處理(熱處理溫度為500～940℃)后形成背面銀電極，從而得到多晶硅太陽電池。測(cè)試得該多晶硅太陽 電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率＞18％。此外，將焊帶焊接在背面銀電極上，用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其焊接拉力＞5牛頓。

下面通過實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。

實(shí)施例1

(1)有機(jī)載體的制備：

乙基纖維素：15％；

松油醇：77％；

硅油：1％；

二乙二醇丁醚醋酸酯：5％；

司盤：1％；

聚酰胺蠟：1％。

將上述成份和質(zhì)量百分含量的有機(jī)載體原料混合后加熱至80～120℃，攪拌直至樹脂溶解形成均勻的溶液，得到有機(jī)載體。

(2)背電極的銀漿的制備：

配置包含質(zhì)量百分含量為27％的Bi₂O₃、質(zhì)量百分含量為38％的Al₂O₃、質(zhì)量百分含量為20％的SiO₂、質(zhì)量百分含量為12％的ZnO、以及質(zhì)量百分含量為3％的MnO₂的無機(jī)玻璃相。稱取質(zhì)量百分含量為50％的銀粉、質(zhì)量百分含量3％的上述無機(jī)玻璃相、以及質(zhì)量百分含量為47％的有機(jī)載體進(jìn)行混合并攪拌均勻，然后在三輥研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，輥距調(diào)整為40μm，研磨5次后得到均勻分散的背電極銀漿。

(3)背電極銀漿的性能測(cè)試：

所述銀漿的細(xì)度＜15μm，粘度(25℃)為30000～50000mpa·s。

使用290目的絲網(wǎng)將所述背電極銀漿印刷于156mm×156mm的多晶硅片上，再經(jīng)隧道爐快速熱處理(熱處理溫度為500～940℃)后形成背面銀電極，從而得到多晶硅太陽電池。測(cè)試得該多晶硅太陽電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率為18.04％。然后將焊帶焊接在背面銀電極上，用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其焊接拉力為5.9牛頓。

實(shí)施例2

(1)有機(jī)載體的制備：

乙基纖維素：17％；

二乙二醇丁醚：74.5％；

硅油：1％；

檸檬酸三丁酯：5％；

卵磷脂：0.5％；

氫化蓖麻油：2％。

將上述成份和質(zhì)量百分含量的有機(jī)載體原料混合后加熱至80～120℃，攪拌直至樹脂溶解形成均勻的溶液，得到有機(jī)載體。

(2)背電極的銀漿的制備：

配置包含質(zhì)量百分含量為24％的Bi₂O₃、質(zhì)量百分含量為38％的Al₂O₃、質(zhì)量百分含量為20％的SiO₂、質(zhì)量百分含量為17％的ZnO、以及質(zhì)量百分含量為1％的SbO₂的無機(jī)玻璃相。稱取質(zhì)量百分含量為55％的銀粉、質(zhì)量百分含量3.5％的上述無機(jī)玻璃相、以及質(zhì)量百分含量為41.5％的有機(jī)載體進(jìn)行混合以制得混合物，將該混合物攪拌均勻，然后在三輥研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，輥距調(diào)整為40μm，研磨5次后得到均勻分散的背電極銀漿。

(3)背電極銀漿的性能測(cè)試：

所述銀漿的細(xì)度＜15μm，粘度(25℃)為30000～50000mpa·s。

使用290目的絲網(wǎng)將所述背電極銀漿印刷于156mm×156mm的多晶硅片上，再經(jīng)隧道爐快速熱處理(熱處理溫度為500～940℃)后形成背面銀電極，從而得到多晶硅太陽電池。測(cè)試得該多晶硅太陽電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率為18.06％。然后將焊帶焊接在背面銀電極上，用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其焊接拉力為6.2牛頓。

另外，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。