專利名稱：一種太陽能導(dǎo)電漿料及其制備方法及電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能導(dǎo)電漿料及其制備方法以及電極的制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池作為一種綠色能源，以其取之不竭、無污染、不受地域資源限制等優(yōu)點越來越受到人們的重視。導(dǎo)電漿料是制作硅基太陽能電池的主要輔助材料。硅基太陽能電池一般通過將導(dǎo)電漿料涂覆在硅電池片上，然后干燥和燒結(jié)制備電極。導(dǎo)電漿料一般為含有導(dǎo)電金屬粉、無機粘結(jié)劑及有機載體的懸浮液。傳統(tǒng)導(dǎo)電漿料中的有機載體主要是少量樹脂和大量有機溶劑混合而成。這些樹脂主要是乙基纖維素、 硝酸纖維素和醋丁基纖維素等；有機溶劑主要為松油醇、二乙二醇丁醚等。上述樹脂的主要有兩個作用1、調(diào)節(jié)漿料粘度，防止?jié){料沉降。2、觸變作用，使?jié){料在靜止狀態(tài)下保持高粘度，而在運動狀態(tài)下粘度變小。以便于涂覆。但這些樹脂在漿料烘干過程中不能被除去，而在快速燒結(jié)過程中被氧化形成氣體，在電極柵線內(nèi)部形成孔洞?？锥磳?dǎo)致電極柵線的導(dǎo)電性變差，從而降低整體太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。同時，現(xiàn)有的導(dǎo)電漿料在涂覆到電池表面容易出現(xiàn)流延，從而容易使圖形失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能導(dǎo)電漿料，涂覆時圖形易失真，形成的電極有孔洞、導(dǎo)電性差；從而提供一種涂覆不失真、電極導(dǎo)電性好的太陽能導(dǎo)電漿料。一種太陽能導(dǎo)電漿料，其包括金屬粉、無機粘結(jié)劑以及有機載體；所述有機載體的熔點在40°C 200°C之間，沸點在100°C 380°C之間；所述太陽能導(dǎo)電漿料在常溫下為固體。本發(fā)明的第二個目的是提供了一種上述太陽能導(dǎo)電漿料的制備方法?！N太陽能導(dǎo)電漿料的制備方法，其包括將有機載體加熱形成熔融液，然后將金屬粉以及無機粘結(jié)劑加入到所述熔融液中混合均勻，再冷卻至室溫。本發(fā)明的第三個目的是提供了一種電極的制備方法。一種電極的制備方法，其包括如下步驟(1)將太陽能導(dǎo)電漿料制備成熔融態(tài)的漿液；上述太陽能導(dǎo)電漿料為本發(fā)明所提供的導(dǎo)電漿料；(2)將所述漿液涂覆在硅片的表面上形成圖案，然后烘干、燒結(jié)。本發(fā)明所提供的太陽能導(dǎo)電漿料，其在常溫狀態(tài)下為固體，從根本上解決了傳統(tǒng)懸浮液態(tài)的導(dǎo)電漿料導(dǎo)致的沉降問題，易于運輸和保存。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料在涂覆后，由于有機載體具有高于室溫的凝固點，所以在室溫下能夠迅速凝固，從而避免因?qū)щ姖{料流延而導(dǎo)致的圖形失真現(xiàn)象；傳統(tǒng)導(dǎo)電漿料難以形成厚度較高的電極，而本發(fā)明的導(dǎo)電漿料可以形成相對較厚的電極，從而增大受光面積，減小電極電阻，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料在涂覆之后的烘干過程中有機載體能夠完全汽化揮發(fā)，在后續(xù)的燒結(jié)過程中不會形成氣體孔洞，從而提高電極的導(dǎo)電性，亦提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。


圖1為對比例1的電極顯微鏡放大圖。圖2為實施例1的電極顯微鏡放大圖。圖3為對比例1的電極截面SEM圖。圖4為實施例1的電極截面SEM圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種太陽能導(dǎo)電漿料，其包括金屬粉、無機粘結(jié)劑以及有機載體；所述有機載體的熔點在40°C 200°C之間，沸點在100°C 380°C之間；所述太陽能導(dǎo)電漿料在常溫下為固體。其中，金屬粉一般采用導(dǎo)電性較好的金屬粉末。本發(fā)明優(yōu)選銀粉、鋁粉、銀合金粉或鋁合金粉中一種或幾種。本發(fā)明金屬粉的微觀結(jié)構(gòu)可以是球形，也可以是片狀。本發(fā)明優(yōu)選金屬粉的平均粒徑為0. 5 5μπι。這樣有助于金屬粉在燒結(jié)過程中的合金化過程。其中無機粘結(jié)劑的主要作用是使導(dǎo)電金屬與硅基體緊密結(jié)合。本發(fā)明的無機粘結(jié)劑優(yōu)選玻璃粉。玻璃粉可以通過商購獲得，也可以自己制備。玻璃粉的制備方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在此不做贅述。本發(fā)明玻璃粉優(yōu)選由堿土金屬氧化物、氧化鋇、氧化鉛、氧化鋁、氧化硅、氧化鉍、 氧化硼或氧化鋅中幾種組合煉制而成。本發(fā)明玻璃粉的配方優(yōu)選為氧化鋇10 40wt%、一氧化鉛0 60wt%、氧化鋁 3 IOwt %、氧化硅2 20wt %、氧化鉍5 30wt %、氧化硼2 15wt %、氧化鋅0 5wt %、 堿土金屬氧化物0 5wt%。本發(fā)明的玻璃粉的平均粒徑優(yōu)選為0. 5 20 μ m。這樣有利于漿料的分散和燒結(jié)過程中玻璃相的形成。其中，有機載體的主要作用是分散無機粘結(jié)劑以及金屬粉。本發(fā)明的有機載體同常規(guī)太陽能導(dǎo)電漿料中的有機載體不同，在常溫下是固體， 而非液體。本發(fā)明更優(yōu)選有機載體的熔點在50 150°C之間，沸點在240 310°C之間。本發(fā)明有機載體優(yōu)選下列物質(zhì)中一種或幾種羧酸、羧酸酐、酰胺、醇、酚、酮。
有機載體更優(yōu)選為新戊醇、苯二酚、萘酚、二苯酮、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、乙酰胺、丙酰胺、苯甲酸中的一種或幾種。優(yōu)選情況下，以導(dǎo)電漿料的總重量為基準，其中金屬粉占70 95wt%，無機粘結(jié)劑占1 10wt%，有機載體占3 20wt%。更優(yōu)選為金屬粉占75 90wt%，無機粘結(jié)劑占3 8wt%，有機載體占5 15wt%。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料中也可以含有添加劑。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的導(dǎo)電漿料還可以包括消泡劑。消泡劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，本發(fā)明優(yōu)選硅油型、聚醚型或硅醚混合型中一種或幾種。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的導(dǎo)電漿料還可以包括分散助劑。分散助劑亦為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，本發(fā)明優(yōu)選焦磷酸鈉、油酸或硬脂酸中一種幾種。上述消泡劑和分散助劑優(yōu)選各占導(dǎo)電漿料總重量的0. 1 2wt%。一種太陽能導(dǎo)電漿料的制備方法，其包括將有機載體加熱形成熔融液，然后將金屬粉以及無機粘結(jié)劑加入到所述熔融液中混合均勻。本發(fā)明優(yōu)選的具體操作為先將金屬粉以及玻璃粉按照配比在攪拌機中充分攪拌混合，然后將有機載體加熱，使其完全成為熔融態(tài)，再將金屬粉和玻璃粉的混合料按照配比加入到有機載體的熔融液中，混合攪拌，使金屬粉以及玻璃粉在熔融液中完全分散。若現(xiàn)場直接使用的話，混合均勻后直接可用于印刷電極。當然，也可以冷卻到室溫，變成便于運輸和保存的導(dǎo)電漿料產(chǎn)品。待使用時熔融即可。一種電極的制備方法，其包括如下步驟(1)將太陽能導(dǎo)電漿料制備成熔融態(tài)的漿液；上述太陽能導(dǎo)電漿料為本發(fā)明所提供的導(dǎo)電漿料；(2)將所述漿液涂覆在硅片的表面上形成圖案，然后烘干、燒結(jié)。步驟(1)中，若采用現(xiàn)場直接制備的方法，則制備成熔融態(tài)的漿液只需要將制備中混勻的熔融液直接作為漿液即可。即制備熔融態(tài)漿料為先將金屬粉以及玻璃粉按照配比在攪拌機中充分攪拌混合，然后將有機載體加熱，使其完全成為熔融態(tài)，再將金屬粉和玻璃粉的混合料按照配比加入到有機載體的熔融液中，混合攪拌，使金屬粉以及玻璃粉在熔融液中完全分散。這樣就形成的涂覆用的漿液。若采用購買或者運輸過來的導(dǎo)電漿料，即采用常溫下的固態(tài)導(dǎo)電漿料；則通過加熱來制備熔融態(tài)的漿液。加熱的目的是將太陽能導(dǎo)電漿料中的有機載體熔融，從而使導(dǎo)電漿料形成金屬粉和無機粘結(jié)劑分散在液態(tài)有機載體中的漿液。本發(fā)明優(yōu)選將漿液的溫度加熱到高于有機載體的熔點5 20°C。例如有機載體為乙酰胺的話，則需將漿液加熱到87 102°C (乙酰胺的熔點為82°C )。若有機載體為單一組分，則有機載體的熔點即該組分的熔點。若有機載體為多組分，則有機載體的熔點可認為熔點最高的組分的熔點。這樣，可以保證漿料中的有機載體充分熔融，并且使?jié){料的粘度適中，易于后續(xù)的涂覆工序操作。將熔融態(tài)的導(dǎo)電漿料涂覆到硅片表面上形成圖案。再烘干、燒結(jié)形成電極柵線。涂覆的方式一般選用絲網(wǎng)印刷。烘干的目的是使導(dǎo)電漿料中有機載體揮發(fā)。本發(fā)明優(yōu)選在250 450°C下烘干5 60s。燒結(jié)的目的是通過高溫使玻璃粉熔化起到粘結(jié)作用，同時將導(dǎo)電金屬與硅基體形成導(dǎo)電合金。燒結(jié)操作為本領(lǐng)技術(shù)人員所公知的操作，本發(fā)明優(yōu)選在500 950°C下燒結(jié)3 60s。本發(fā)明的電極制備方法，導(dǎo)電漿料不流延，圖形失真小?？梢允闺姌O的印刷厚度提高，從而有利于減少電極電阻以及增大受光面積。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的闡述和說明。實施例1金屬粉平均粒徑為3 μ m的球狀銀粉無機粘結(jié)劑40wt%Pb0,20wt% Bi203>5wt% Al203>5wt% Zn0U5wt% B2O3UOwt % SiO2,5wt% CaO混煉而成的玻璃粉，其平均粒徑為15 μ m。有機載體乙酰胺將85重量份的金屬粉、4重量份的玻璃粉以及0. 3重量份的添加劑二甲基硅油充分攪拌混合。然后將混合物加入到10. 7重量份熔融的乙酰胺(m. P 82°C)中，在轉(zhuǎn)速 2000rad/min下攪拌5h。然后冷卻到常溫，得到太陽能電池負極漿料Al。實施例2與實施例1所不同的是，有機載體為丁二酸酐(m. ρ 119°C )。其他部分同實施例 1。制成太陽能電池負極漿料A2。實施例3與實施例1所不同的是，有機載體為新戊醇(m. ρ 530C )。其他部分同實施例1。 制成太陽能電池負極漿料A3。實施例4與實施例1所不同的是，有機載體為鄰苯二酚(m. ρ 105°C )。其他部分同實施例 1。制成太陽能電池負極漿料A4。實施例5與實施例1所不同的是，有機載體為苯甲酸(m. ρ 123°C )。其他部分同實施例1。 制成太陽能電池負極漿料A5。實施例6與實施例1所不同的是，金屬粉為平均粒徑為3微米的球狀鋁粉。其他部分同實施例1。制成太陽能電池負極漿料Bi。實施例7與實施例6所不同的是，有機載體為α-萘酚(m.p 94°C )。其他部分同實施例6。 制成太陽能電池正極漿料B2。對比例1
6
與實施例1所不同的是，有機載體為乙基纖維素3wt%、醋丁基纖維素有機溶劑松油醇94襯％的混合物。其他部分同實施例1。制成太陽能電池負極漿料AC1。對比例2與對比例1所不同的是，金屬粉為平均粒徑為3微米的球狀鋁粉。其他部分同對比例1。制成太陽能電池負極漿料BC1。性能測試測試電池的制備將實施例1-5與對比例1-2的導(dǎo)電漿料按照本發(fā)明的方法制備成電極，(其中， 加熱熔融溫度高于有機載體的熔點10°c，烘干的溫度高于有機載體的沸點30°C，在溫度從 500°C均勻遞增到800°C分布的燒結(jié)爐中燒結(jié)30s ；然后以40°C /s的速率冷卻到常溫。)并制成太陽能電池。其中硅片大小為156*156mm;正面采用銀漿A1-A5以及AC1，背面采用鋁漿B1-B2以及BCl。采用BERGER single cell tester太陽電池性能分選機對上述制作的太陽能電池進行測試。測試條件為AMI. 5。測試結(jié)果見表1。表 權(quán)利要求
1.一種太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于其包括金屬粉、無機粘結(jié)劑以及有機載體，所述金屬粉和無機粘結(jié)劑分散在所述有機載體中；所述有機載體的熔點在40 200°C之間，沸點在100 380°C之間；所述太陽能導(dǎo)電漿料在常溫下為固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于所述有機載體的熔點在50 150°C之間，沸點在240 310°C之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于所述有機載體包括羧酸、羧酸酐、酰胺、醇、酚或酮中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于所述有機載體為新戊醇、苯二酚、萘酚、二苯酮、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、乙酰胺、丙酰胺、苯甲酸中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于以導(dǎo)電漿料的總重量為基準，所述金屬粉占70 95wt%，所述無機粘結(jié)劑占1 IOwt %，所述有機載體占3 20wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于所述金屬粉為銀粉、鋁粉、銀合金粉、鋁合金粉中一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于所述金屬粉的平均粒徑為 0. 5 5 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于還包括消泡劑，所述消泡劑為硅油型、聚醚型或硅醚混合型中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能導(dǎo)電漿料，其特征在于還包括分散助劑，所述分散助劑為焦磷酸鈉、油酸或硬脂酸中一種或幾種。
10.一種權(quán)利要求1所述的太陽能導(dǎo)電漿料的制備方法，其包括將有機載體加熱形成熔融液，然后將金屬粉以及無機粘結(jié)劑加入到所述熔融液中混合均勻。
11.一種電極的制備方法，其包括如下步驟(1)將權(quán)利要求1 9所述的太陽能導(dǎo)電漿料制備成熔融態(tài)的漿液；(2)將所述漿液涂覆在硅片的表面上形成圖案，然后烘干、燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能導(dǎo)電漿料及其制備方法以及電極的制備方法。該導(dǎo)電漿料包括金屬粉、無機粘結(jié)劑以及有機載體；所述有機載體的熔點在40～200℃之間，沸點在100～380℃之間；所述太陽能導(dǎo)電漿料在常溫下為固體。該導(dǎo)電漿料的制備方法包括將有機載體加熱形成熔融液，然后將金屬粉以及無機粘結(jié)劑加入到所述熔融液中混合均勻，再冷卻至室溫。該電極的制備方法包括導(dǎo)電漿料加熱熔融形成漿料，涂覆到硅片表面上、烘干、燒結(jié)形成電極。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料不沉降，易保存運輸。制成的電極圖形失真小，厚度大，無氣孔，致密，導(dǎo)電性好；制成的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率高。
文檔編號H01L31/0224GK102314955SQ20101021910
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者馮克光, 姜俊剛, 李燕燕, 白璐, 胡宇寧, 范建都, 趙科雄 申請人:比亞迪股份有限公司