專利名稱：一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子漿料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽電池是利用太陽能發(fā)電的核心器件，而其中又以晶體硅太陽電池為商品化太陽電池的主流。晶體硅太陽電池需要通過前后電極將電流引出，其中背面銀漿是制備背面電極的關(guān)鍵材料，通常通過絲網(wǎng)印刷工藝印刷于電池背面，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后與硅基底形成良好的結(jié)合。背面銀漿的主要組分包括銀粉、無機(jī)粘合劑(也稱玻璃粉)、有機(jī)粘合劑和少量添加劑。其中無機(jī)粘合劑主要是由氧化物及其鹽類按照一定的配比混合后，在高溫條件下熔融并迅速冷卻而制得。 無機(jī)粘合劑的作用是負(fù)責(zé)燒結(jié)后背面電極與硅片的粘結(jié)，它既能把銀粉牢固地粘在一起，又能使銀電極牢固地附在硅片上。在電池?zé)Y(jié)的過程中，當(dāng)溫度升至無機(jī)粘合劑的軟化點(diǎn)時(shí)，無機(jī)粘合劑開始發(fā)生軟化。隨著溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，無機(jī)粘合劑開始熔融，并形成具有流動(dòng)性的熔液，促進(jìn)銀硅合金的形成。當(dāng)溫度升至銀漿的燒成溫度，無機(jī)粘合劑熔體與硅熔體、銀熔體形成大面積熔液。降溫時(shí)，各組分發(fā)生凝固，無機(jī)粘合劑存在于銀粉空隙、銀硅之間的空隙，將它們牢牢地結(jié)合在一起。無機(jī)粘合劑的腐蝕性要適中，腐蝕性太弱不利于銀一娃合金的形成，腐蝕性太強(qiáng)有可能會(huì)影響晶體硅太陽電池的電性能。由于氧化鉛是優(yōu)良的助熔劑，以往幾乎所有的太陽電池背面銀漿均采用含鉛無機(jī)粘合劑，但是鉛對(duì)環(huán)境和健康均有害。2003年I月27日，歐盟議會(huì)和歐盟理事會(huì)通過了2002/95/EC指令，即“在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令”(The Restrictionof the use of Certain Hazardous Substances in Electrical and ElectronicEquipment)，簡(jiǎn)稱RoHS指令?；緝?nèi)容是從2006年7月I日起，在新投放市場(chǎng)的電子電氣設(shè)備產(chǎn)品中，限制使用鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等六種有害物質(zhì)。RoHS中對(duì)六種有害物規(guī)定的濃度限制為鎘〈lOOpprn，其它5種物質(zhì)的含量〈lOOOppm，該限值是產(chǎn)品是否符合RoHS指令的法定依據(jù)。我國生產(chǎn)的太陽電池主要銷往歐洲各國，對(duì)產(chǎn)品中的有害物質(zhì)含量有著嚴(yán)格要求。為了適應(yīng)漿料環(huán)?；囊螅瑹o鉛無機(jī)粘結(jié)劑是未來的重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保無鉛，粘結(jié)性好的太陽電池背面銀漿用無機(jī)粘合劑。本發(fā)明的另一目的是提供一種簡(jiǎn)單高效的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法。本發(fā)明提供的一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量的原料制成=SiO2 2-8%、B2O3 15-30%、Al2O3 1-6%, Bi2O3 30-50%、P2O5 3-5%, ZnO5-15%、TiO2 1-5%、ZrO2 1-3%,SnO2 1_3%。本發(fā)明提供的一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，包括以下步驟
(I)預(yù)混合將制備無鉛無機(jī)粘合劑的原料按比例投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散，靜置；
(2 )干燥將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于120-140°C中干燥；
(3)高溫熔煉將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于950-1150°C熔煉，形成均一的玻璃液；
(4)水淬將高溫熔融的玻璃液迅速倒入去離子水中水淬，得到塊狀玻璃；· (5)粉碎將水淬后的塊狀玻璃于120-140°C中干燥，粉碎后即得晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑。上述制備方法中，所述步驟(I)中混合分散的時(shí)間為60_80min，靜置時(shí)間為20-40min ;所述步驟(2)中干燥的時(shí)間為180±10min ;所述步驟(3)中熔煉的時(shí)間為60-90min ;所述步驟(4)中去離子水的溫度為25±10°C;所述步驟(5)中粉碎采用氣流磨，粒度為5-8 μ m0本發(fā)明無鉛無機(jī)粘合劑的組分中，SiO2以硅氧四面體結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，SiO2和Al2O3均可降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)玻璃的線膨脹系數(shù)和軟化點(diǎn)；b203與硅氧四面體共同組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其作用是提高玻璃的熱穩(wěn)定性，是良好的助熔劑，加速玻璃熔制過程；Bi203在玻璃體系中具有與PbO相當(dāng)?shù)淖饔?，不僅可形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)可顯著降低玻璃的軟化溫度；P205可形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；ZnO以鋅氧八面體作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，用于提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性JiO2和SnO2共同用于調(diào)整無機(jī)粘合劑的軟化點(diǎn)，改善流平性能；Zr02用于提高無機(jī)粘合劑的化學(xué)穩(wěn)定性，降低無機(jī)粘合劑的熱膨脹系數(shù)。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明無鉛無機(jī)粘合劑的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明具有流平性優(yōu)，粘結(jié)性能好，無鉛、無鎘，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)本發(fā)明采用氣流磨粉碎玻璃，一方面去除了傳統(tǒng)工藝上的烘干工序，提高了生產(chǎn)效率，另一方面避免了玻璃球磨后烘干發(fā)生的再團(tuán)聚現(xiàn)象，有利于無鉛無機(jī)粘合劑的粒度控制。本發(fā)明應(yīng)用于單晶硅太陽電池上的量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率彡18. 2%，應(yīng)用于多晶硅太陽電池上的量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率彡16. 8%;應(yīng)用于晶體硅太陽電池上的焊接拉力>3N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例僅用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并非僅僅局限于以下實(shí)施例。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容和各參數(shù)所取范圍，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。實(shí)施例I
按質(zhì)量份 SiO2 8 份，B2O3 30 份，Al2O3 6 份，Bi2O3 32 份，P2O5 5 份，ZnO 15 份，TiO2 I份，ZrO2 I份和SnO2 2份,投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散60 min,靜置30 min。將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于120 °C中干燥180min。將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于1100 °C熔煉65分鐘，形成均一的玻璃液。將高溫熔融的玻璃液迅速倒入25 °C的去離子水中水淬，得到塊狀玻璃。將水淬后的玻璃塊于140°C中干燥，使用氣流磨將無鉛無機(jī)粘合劑粉碎至5 μπι。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為560 V。將該無機(jī)粘合劑與銀粉、有機(jī)粘合劑及添加劑按一定比例混合均勻，研軋配制成背面銀漿，并應(yīng)用于單晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 18. 2%，應(yīng)用于多晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 16. 8% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽電池上的焊接平均拉力>3Ν (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例2
按質(zhì)量份 SiO2 6 份，B2O3 23 份，Al2O3 4 份，Bi2O3 50 份，P2O5 3 份，ZnO 5 份，TiO2 5 份，ZrO2 3份和SnO2 I份,投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散70 min,靜置30 min。將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于140 °C中干燥185min。 將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于1000 °C熔煉75分鐘，形成均一的玻璃液。將高溫熔融的玻璃液迅速倒入30 °C的去離子水中水淬，得到塊狀玻璃。將水淬后的玻璃塊于120°C中干燥，使用氣流磨將無鉛無機(jī)粘合劑粉碎至5 μ m。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為530 °C。將該無機(jī)粘合劑與銀粉、有機(jī)粘合劑及添加劑按一定比例混合均勻，研軋配制成背面銀漿，并應(yīng)用于單晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 18. 2%，應(yīng)用于多晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 16. 8% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽電池上的焊接平均拉力>3N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例3
按質(zhì)量份 SiO2 2 份，B2O3 30 份，Al2O3 5 份，Bi2O3 40 份，P2O5 5 份，ZnO 10 份，TiO2 3份,ZrO2 2份和SnO2 3份,投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散75 min,靜置30 min。將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于125 °C中干燥190 min。將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于950 °C熔煉75分鐘，形成均一的玻璃液。將高溫熔融的玻璃液迅速倒入25 °C的去離子水中水淬，得到塊狀玻璃。將水淬后的玻璃塊于130°C中干燥，使用氣流磨將無鉛無機(jī)粘合劑粉碎至6 μπι。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為495 °C。將該無機(jī)粘合劑與銀粉、有機(jī)粘合劑及添加劑按一定比例混合均勻，研軋配制成背面銀漿，并應(yīng)用于單晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 18. 2%，應(yīng)用于多晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 16. 8% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽電池上的焊接平均拉力>3N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例4
按質(zhì)量份 SiO2 5 份，B2O3 15 份，Al2O3 I 份，Bi2O3 50 份，P2O5 4 份，ZnO 15 份，TiO2 5份，ZrO2 2份和SnO2 3份，投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散80 min，靜置30 min。將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于130 °C中干燥175min。將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于1050 °C熔煉75分鐘，形成均一的玻璃液。將高溫熔融的玻璃液迅速倒入20 °C的去離子水中水淬，得到塊狀玻璃。將水淬后的玻璃塊于125°C中干燥，使用氣流磨將無鉛無機(jī)粘合劑粉碎至6 μπι。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為500 V。將該無機(jī)粘合劑與銀粉、有機(jī)粘合劑及添加劑按一定比例混合均勻，研軋配制成背面銀漿，并應(yīng)用于單晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 18. 2%，應(yīng)用于多晶硅太陽電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 16. 8% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽電池上的焊接平均拉力> 3N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。
權(quán)利要求
1.一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑，其特征在于由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量的原料制成=SiO2 2-8%、B2O3 15-30%、Al2O3 1-6%, Bi2O3 30-50%、P2O5 3-5%, ZnO 5-15%,TiO2 1-5%、ZrO2 1-3%, SnO2 1_3%。
2.—種權(quán)利要求I所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (O預(yù)混合將制備無鉛無機(jī)粘合劑的原料按比例投入混料機(jī)內(nèi)，混合分散，靜置； (2 )干燥將預(yù)混合的無鉛無機(jī)粘合劑混合料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于120-140°C中干燥； (3)高溫熔煉將已干燥的無鉛無機(jī)粘合劑混合料置于馬弗爐中，于950-1150°C熔煉，形成均一的玻璃液； (4)水淬將高溫熔融的玻璃液迅速倒入去離子水中水淬，得到塊狀玻璃； (5)粉碎將水淬后的塊狀玻璃于120-140°C中干燥，粉碎后即得晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中混合分散的時(shí)間為60-80min，靜置時(shí)間為20_40min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中干燥的時(shí)間為180±10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中熔煉的時(shí)間為60-90 min。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中去離子水的溫度為25±10°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中粉碎采用氣流磨,粒度為5-8 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池背面銀漿用無鉛無機(jī)粘合劑，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量的原料制成SiO22-8%、B2O315-30%、Al2O31-6%、Bi2O330-50%、P2O53-5%、ZnO5-15%、TiO21-5%、ZrO21-3%、SnO21-3%。本發(fā)明還公開了上述無鉛無機(jī)粘合劑的制備方法將制備無鉛無機(jī)粘合劑的原料按比例投入混料機(jī)內(nèi)，混合均勻后分裝至剛玉坩堝中，置于干燥箱中在120-140℃下干燥180±10min，然后置于馬弗爐中，于950-1150℃熔煉60-90分鐘，形成均一的玻璃液，再倒入25±10℃的去離子水中水淬，將水淬后的玻璃塊于120-140℃中干燥，使用氣流磨將無鉛無機(jī)粘合劑粉碎至5-8μm。本發(fā)明粘合劑不含鉛、鎘，流平性優(yōu)，粘結(jié)性能好，所用氣流磨粉碎工藝避免了玻璃再團(tuán)聚現(xiàn)象，有助于粒度控制。
文檔編號(hào)C03C8/24GK102898026SQ20121030001
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者歐陽潔瑜 申請(qǐng)人:廣州市儒興科技開發(fā)有限公司, 無錫市儒興科技開發(fā)有限公司