一種太陽能用背銀漿料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能用背銀漿料，其由以下重量百分比的原料制成：球形銀粉7~50%、片狀銀粉5~43%、有機(jī)載體12~30%、溶劑7~20%、增塑劑1~3%、助劑0.5~1%、無機(jī)添加劑0.2~3%以及無鉛玻璃粉1~6%；一種太陽能用背銀漿料的制備方法，包括以下步驟：1）無鉛玻璃粉的制備；2）有機(jī)載體的制備；以及3）將球形銀粉、片狀銀粉、有機(jī)載體、溶劑、增塑劑、助劑、無機(jī)添加劑和無鉛玻璃粉按比例混合，分散后過濾，得到太陽能電池用背銀漿料。本發(fā)明的有益效果為：該背銀漿料的附著力較強(qiáng)，并且該背銀漿料形成的銀背電極與鋁背電極之間的接觸電阻較小，成本明顯下降。
【專利說明】一種太陽能用背銀漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種太陽能用背銀漿料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)正處于第三次能源革命時期，人類經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對能源的需求與日俱增，但是以煤炭和石油為標(biāo)志的化石能源時代終將過去，而太陽能發(fā)電因其可再生、無窮無盡、潔凈等特征，成為新能源代表，也必將是未來的寵兒。太陽能是最理想的能源，當(dāng)前化石能源是全球消耗的主要能源，而我國的比例甚至高達(dá)90%以上。但作為不可再生資源，以煤炭和石油為標(biāo)志的化石能源時代終將過去，悲觀的估計還有約100年，樂觀估計還有200年。而化石能源大量、廣泛地使用，帶來了日益嚴(yán)重的“副產(chǎn)品”:環(huán)境污染，氣候變暖,生態(tài)惡化。
[0003]從能源需求折合的裝機(jī)量分析，全球人口 2006年是65億，能源需求折合成裝機(jī)是14.5Tff(ITff=IOOOGff);到2050年全世界人口大概要達(dá)到100億，按照每人每年⑶P增長
1.6%，GDP單位能耗按照每年減少1%，則能源需求裝機(jī)將是大約3(T60TW，屆時主要靠可再生能源來解決?？墒?，世界上潛在水能資源4.6TW，經(jīng)濟(jì)可開采資源只有0.9TW;風(fēng)能實(shí)際可開發(fā)資源2?4TW;生物質(zhì)能3TW (加起來總共8TW)。
[0004]從我國的實(shí)際情況看，中國有大約120萬平方公里的戈壁和荒漠面積，即使只開發(fā)利用5%的荒漠，就可安裝超過50億KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量可以達(dá)到6萬億千瓦時，相當(dāng)于美國2010年發(fā)電量總和的1.5倍，等同于我國2015年預(yù)測發(fā)電量的總和。因此，在這些可再生能源中，只有太陽能才是最清潔、安全和可靠且唯一能夠保證人類未來需求的能量來源，其潛在資源120000TW，實(shí)際可開采資源高達(dá)600TW。所以有專家認(rèn)為，太陽能+儲能技術(shù)是人類解決能源問題的終極解決方案。
[0005]目前，中歐光伏產(chǎn)業(yè)作為全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)，優(yōu)勢互補(bǔ)，共同發(fā)展，具有重大的共同利益。雙方就解決光伏產(chǎn)品貿(mào)易爭端達(dá)成一致，是互利雙贏的結(jié)果，有利于中歐乃至全球光伏產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，也為中歐雙邊經(jīng)貿(mào)關(guān)系營造了良好環(huán)境。光伏貿(mào)易摩擦案是中歐貿(mào)易史上金額最大的貿(mào)易爭端，得到中歐雙方領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要更加注重行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、國際市場多元化、國際國內(nèi)市場平衡，更加注重新技術(shù)研發(fā)、原材料、設(shè)備制造方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。中國光伏行業(yè)組織一直致力于維護(hù)公平的國際貿(mào)易環(huán)境，反對貿(mào)易保護(hù)，主張通過協(xié)商解決貿(mào)易爭端。在今后我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，中國光伏行業(yè)組織將繼續(xù)發(fā)揮自身作用，推動技術(shù)進(jìn)步，指導(dǎo)行業(yè)自律，規(guī)范出口秩序，為中國光伏行業(yè)健康發(fā)展做出更多貢獻(xiàn)。
[0006]在晶體硅太陽能電池片的制備過程中，將背銀漿料和背鋁漿料印刷在硅片背面，干燥和燒結(jié)后，在太陽能電池硅片的背面形成背電極。由于背銀漿料具有將背場收集的電流匯流導(dǎo)出和焊接焊帶兩方面的作用，同時背銀和背鋁之間存在接觸，因此，要求背銀漿料燒結(jié)后形成的銀背電極與背鋁漿料形成的鋁背電極之間的接觸電阻較小，同時要求背銀漿料與硅襯底之間存在較強(qiáng)的附著力。但是，隨著太陽能成本方面的控制，不僅要求每片硅片的耗量逐漸降低，且所采用的漿料固含量也逐漸降低，而性能不會有所變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種太陽能用背銀漿料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn): 一種太陽能用背銀漿料，其由以下重量百分比的原料制成:球形銀粉7~50%、片狀銀粉5~43%、有機(jī)載體12~30%、溶劑7~20%、增塑劑I~3%、助劑0.5~1%、無機(jī)添加劑0.2~3%以及無鉛玻璃粉廣6% ;所述無鉛玻璃粉由以下重量百分比的組分組成=SiO2 15~35%、Bi2O330~50%、La2O3 I~9%、ZnO 2~8%、B2O3 10~25% 以及 Al2O3 2~10%。
[0009]進(jìn)一步的，所述球形銀粉的粒徑為0.1~2 μ m，振實(shí)密度為2.4~5.0g/cm3 ;所述片狀銀粉的粒徑為2~5 μ m，振實(shí)密度為2.0-4.5g/cm3。
[0010]進(jìn)一步的，所述有機(jī)載體由重量份為6~20:1~5:75~93的乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂和稀釋劑組成，所述稀釋劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇以及十二酯醇中的一種或幾種。
[0011]進(jìn)一步的，所述溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇以及十二酯醇中的一種或幾種。
[0012]5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述增塑劑為乙酰檸檬酸醋酸酯、DIDA和檸檬酸三正丁酯中的一種或幾種。
[0013]進(jìn)一步的，所述無機(jī)添加劑為Bi203、TiO2, ZnO、ZrO2, Na2O以及CuO中的一種或幾種。
[0014]進(jìn)一步的，所述助劑為分散劑和/或光擴(kuò)散劑。
[0015]進(jìn)一步的，所述助劑為BYK-110、BYK-1ll以及日本信越的有機(jī)硅類光擴(kuò)散劑中的一種或幾種。
[0016]進(jìn)一步的，所述無鉛玻璃粉的粒徑為0.5~6.0 μ m，軟化點(diǎn)為460~600°C。
[0017]上述的太陽能用背銀漿料的制備方法，包括以下步驟:
1)無鉛玻璃粉的制備:將SiO2,Bi203> La203> ZnO、B2O3以及Al2O3按比例混合，經(jīng)熱熔、冷卻、球磨以及過篩后得到無鉛玻璃粉；
2)有機(jī)載體的制備:將乙基纖維素樹脂和丙烯酸樹脂加入稀釋劑中，在70~90°C的條件下保溫1~3小時，過濾后得到有機(jī)載體；以及
3)將球形銀粉、片狀銀粉、有機(jī)載體、溶劑、增塑劑、助劑、無機(jī)添加劑和無鉛玻璃粉按比例混合，分散后過濾，得到太陽能電池用背銀漿料。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:該背銀漿料的附著力較強(qiáng)，并且該背銀漿料形成的銀背電極與鋁背電極之間的接觸電阻較小，成本明顯下降。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的太陽能光伏電池的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖中:
1、晶體硅基體；2、背銀；3、背鋁；4、正面電極。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明公開了一種太陽能用背銀漿料，其由以下重量百分比的原料制成:球形銀粉7~50%、片狀銀粉5~43%、有機(jī)載體12~30%、溶劑7~20%、增塑劑I~3%、助劑0.5~1%、無機(jī)添加劑0.2^3%以及無鉛玻璃粉1飛％ ;所述無鉛玻璃粉由以下重量百分比的組分組成=SiO215~35%、Bi2O3 30~50%、La2O3 I~9%、ZnO 2~8%、B2O3 10~25% 以及 Al2O3 2~10%。
[0024]銀具有電阻率低、柔韌性和延展性好等特點(diǎn)，是良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性金屬，因此，本發(fā)明以銀粒子為導(dǎo)電粒子。本發(fā)明所述球形銀粉的粒徑優(yōu)選為0.2μπι，更優(yōu)選為0.2^1.5 μ m,更優(yōu)選為0.ri μ m ;振實(shí)密度優(yōu)選為2.δ.0g/cm3,更優(yōu)選為3.0-4.5g/cm3，更優(yōu)選為3.3^4.0g/cm3 ;所述片狀銀粉的粒徑優(yōu)選為2飛μ m,更優(yōu)選為2.5^4.5 μ m，更優(yōu)選為2.8^4.0 μ m ;振實(shí)密度優(yōu)選為2.0-4.5g/cm3,更優(yōu)選為2.4^4.2g/cm3,更優(yōu)選為
2.8~3.7g/cm3。由于本發(fā)明以球形和片狀銀粉為必要原料，減少了導(dǎo)電漿料燒結(jié)后的收縮率，同時提高了漿料的導(dǎo)電性能。上述球形銀粉的粒徑為平均粒徑，通過實(shí)測值計算得到，所述實(shí)測值優(yōu)選由Microtrac-S3500粒度分布儀來確定。
[0025]按照本發(fā)明，有機(jī)載體即樹脂基料優(yōu)選由重量百分比為6~20:5:75^93的乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂和稀釋劑組成，所述稀釋劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇和十二酯醇中的一種或幾種，所述乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂和稀釋劑的重量百分比優(yōu)選為(10-16): (2~3): (88~91)，其中稀釋劑的作用在于溶解樹脂和調(diào)節(jié)該有機(jī)載體的粘度。所述聚酰胺樹脂優(yōu)選為科寧的940樹脂。
[0026]另外，所述溶劑優(yōu)選為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇和十二酯醇中的一種或幾種。所述增塑劑優(yōu)選為乙酰檸檬酸醋酸酯、DIDA和檸檬酸三正丁酯中的一種或幾種。所述無機(jī)添加劑優(yōu)選為Bi203、Ti02、ZnO、Zr02、Na2O和CuO中的一種或幾種。所述助劑為分散劑和/或光擴(kuò)散劑，更優(yōu)選為BYK-110、BYK-111、日本信越的有機(jī)硅類光擴(kuò)散劑中的一種或幾種。同時，本發(fā)明對于所述日本信越的有機(jī)硅類光擴(kuò)散劑的具體型號并無特別限制，可以由背銀漿料的性質(zhì)進(jìn)行選擇；上述助劑、無機(jī)添加劑和增塑劑的用量由所需背銀漿料的特性來決定。
[0027]本發(fā)明采用的無鉛玻璃粉由Si02、Bi203、La203、Zn0、B203和Al2O3組成，所述無鉛玻璃粉的粒徑優(yōu)選為0.5^6.0 μ m，更優(yōu)選為1.0-5.0ym,更優(yōu)選為2.0-4.0ym ;軟化點(diǎn)優(yōu)選為46(T600°C，更優(yōu)選為48(T580°C，更優(yōu)選為50(T560°C。在背銀漿料中，無鉛玻璃粉作為無機(jī)粘結(jié)劑，其優(yōu)選具有的50(T560°C的軟化點(diǎn)以便于背銀漿料在60(T900°C下焙燒，從而粘附在硅襯底上。如果軟化點(diǎn)過低，則燒結(jié)程度會過度；而軟化點(diǎn)過高則在焙燒期間不能發(fā)生足夠的熔融硫，從而粘附強(qiáng)度較低，不能與銀粒子實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)。
[0028]因此，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)助劑、有機(jī)載體和溶劑之間的重量百分比關(guān)系，從而調(diào)節(jié)該背銀漿料的粘度，使該背銀漿料具有良好的印刷性，避免了印刷過程中的干網(wǎng)、堵網(wǎng)現(xiàn)象；另一方面，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)無鉛玻璃粉中的原料及含量，降低了背銀漿料燒結(jié)后形成的銀背電極與鋁背電極之間的接觸電阻，同時增加了背銀漿料的附著力和可焊性，從而提高了電池的轉(zhuǎn)化效率。[0029]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種太陽能電池用背銀漿料的制備方法，包括以下步驟:將SiO2, Bi203> La203> ZnO、B2O3和Al2O3按重量百分比(混合，經(jīng)熱熔、冷卻、球磨和過篩后得到無鉛玻璃粉；將球形銀粉、片狀銀粉、有機(jī)載體、溶劑、增塑劑、助劑、無機(jī)添加劑和所述無鉛玻璃粉按重量百分比為混合，分散后過濾，得到太陽能電池用背銀漿料。
[0030]在上述制備過程中，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)改變無鉛玻璃粉和銀粉的比例，從而調(diào)節(jié)燒結(jié)后銀和硅的接觸電阻以及電池轉(zhuǎn)化效率；通過調(diào)節(jié)有機(jī)載體與溶劑的比例，從而調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粘度和印刷性，防止印刷過程中的干網(wǎng)、堵網(wǎng)現(xiàn)象；通過調(diào)節(jié)助劑的含量可以調(diào)整漿料的分散性；改變無機(jī)添加物的比例可以調(diào)節(jié)電池片的電阻和電池轉(zhuǎn)化效率。因此，利用本發(fā)明制備的太陽能電池用背銀漿料得到的晶體硅太陽能電池片焊接性好、轉(zhuǎn)化效率高。
[0031]在背銀漿料中，無鉛玻璃粉作為無機(jī)粘結(jié)劑，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)無鉛玻璃粉中的原料及含量，降低了背銀漿料燒結(jié)后形成的銀背電極與鋁背電極之間的接觸電阻，同時增加了背銀漿料的附著力和可焊性，從而提高了電池的轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明制備的無鉛玻璃粉的粒徑優(yōu)選為0.5^6.0 μ m，更優(yōu)選為1.0-5.0ym,更優(yōu)選為2.0-4.0ym ;軟化點(diǎn)優(yōu)選為460^6000C，更優(yōu)選為 480~580°C，更優(yōu)選為 500~560°C。
[0032]另外，所述有機(jī)載體按照如下方法制備:將乙基纖維素樹脂和丙烯酸樹脂加入稀釋劑中，在7(T90°C的條件下保溫廣3小時，過濾后得到有機(jī)載體，所述稀釋劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇和十二酯醇中的一種或幾種，所述乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂和稀釋劑的重量百分比為6~20:1~5:75、3，所述乙基纖維素樹脂、聚酰胺樹脂和稀釋劑的重量百分比優(yōu)選為(10-16):(2~3):(88~91)。在上述有機(jī)載體的制備步驟中，所述保溫溫度優(yōu)選為75~85°C，更優(yōu)選為80°C ;所述保溫時間優(yōu)選為1.5^2.5小時，更優(yōu)選為2小時，所述保溫優(yōu)選采用恒溫保溫的形式。
[0033]在背銀漿料的過程中，優(yōu)選采用三輥機(jī)對各個原料的混合產(chǎn)物進(jìn)行分散，更優(yōu)選分散至粒徑為10 μ m以下，調(diào)整至合適粘度，過濾得到太陽能電池用背銀漿料。
[0034]綜上所述，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)助劑、有機(jī)載體和溶劑之間的重量百分比關(guān)系，從而調(diào)節(jié)該背銀漿料的粘度，使該背銀漿料具有良好的印刷性，避免了印刷過程中的干網(wǎng)、堵網(wǎng)現(xiàn)象；另一方面，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)無鉛玻璃粉中的原料及含量，降低了背銀漿料燒結(jié)后形成的銀背電極與鋁背電極之間的接觸電阻，同時增加了背銀漿料的附著力和可焊性，從而提高了電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0035]以本發(fā)明制備的太陽能電池用背銀漿料制備太陽能電池，如圖1所示，包括晶體硅基體1，背銀2，背鋁3和正面電極4。由于本發(fā)明制備的背銀漿料的印刷性能和流平性較好，從而該太陽能電池不會在燒結(jié)過程中開裂，避免了印刷過程中漏網(wǎng)和堵網(wǎng)現(xiàn)象的發(fā)生；同時背銀2與晶體硅基體I形成了良好的歐姆接觸，背銀漿料與背鋁的接觸電阻較小，因此該太陽能電池具有良好的電池轉(zhuǎn)化效率。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例采用的化學(xué)試劑均為市購。
[0037]實(shí)施例1
步驟I)無鉛玻璃粉的制備
按表1所示的原料和比例，將Si02、Bi2O3' La203、ZnO、B2O3和Al2O3混合均勻，經(jīng)熱熔、冷卻、球磨和過篩后得到無鉛玻璃粉，該無鉛玻璃粉粒徑為0.5~6.0 μ m，軟化點(diǎn)為460~600℃。[0038]步驟2)有機(jī)載體的制備
按表I所示的原料和比例，將乙基纖維素樹脂和丙烯酸樹脂加入稀釋劑中，在80°C恒溫條件下，完全溶解，保溫2小時后，用250目標(biāo)準(zhǔn)篩過濾得有機(jī)載體。
[0039]步驟3)太陽能電池用背銀漿料的制備
按表I所示的原料和比例，將球形銀粉、溶劑、增塑劑、助劑、無機(jī)添加劑、步驟I)制備的無鉛玻璃粉和步驟2)制備的有機(jī)載體、混合均勻，以Bi2O3為無機(jī)添加劑，在三輥機(jī)上分散至IOym以下，調(diào)整至合適粘度，過濾得到太陽能電池用背銀漿料。
[0040]實(shí)施例2?5
采用表I所示的原料和比例，按照實(shí)施例1的制備方法，制備得到太陽能電池用背銀漿料。
[0041]表I本發(fā)明實(shí)施例1飛采用的原料及工藝條件
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能用背銀漿料，其特征在于，其由以下重量百分比的原料制成:球形銀粉7~50%、片狀銀粉5~43%、有機(jī)載體12~30%、溶劑7~20%、增塑劑I~3%、助劑0.5~1%、無機(jī)添加劑0.2^3%以及無鉛玻璃粉f 6% ;所述無鉛玻璃粉由以下重量百分比的組分組成=SiO215~35%、Bi2O3 30~50%、La2O3 I~9%、ZnO 2~8%、B2O3 10~25% 以及 Al2O3 2~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述球形銀粉的粒徑為0.1~2μπι，振實(shí)密度為2.1~5.0g/cm3 ;所述片狀銀粉的粒徑為2飛ym，振實(shí)密度為2.0~4.5g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述有機(jī)載體由以下重量份的組分組成:乙基纖維素樹脂6~20、聚酰胺樹脂I飛和稀釋劑75~93組成，所述稀釋劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇以及十二酯醇中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、松油醇以及十二酯醇中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述增塑劑為乙酰檸檬酸醋酸酯、DIDA和檸檬酸三正丁酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述無機(jī)添加劑為Bi203、Ti02、ZnO、ZrO2、Na2O以及CuO中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述助劑為分散劑和/或光擴(kuò)散劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述助劑為BYK-110、BYK-1ll以及日本信越的有機(jī)娃類光擴(kuò)散劑中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的太陽能用背銀漿料，其特征在于:所述無鉛玻璃粉的粒徑為0.5~6.0 μ m，軟化點(diǎn)為 460^6000C。
10.權(quán)利要求1-9任一項所述的太陽能用背銀漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)無鉛玻璃粉的制備:將SiO2,Bi203> La203> ZnO、B2O3以及Al2O3按比例混合，經(jīng)熱熔、冷卻、球磨以及過篩后得到無鉛玻璃粉； 2)有機(jī)載體的制備:將乙基纖維素樹脂和丙烯酸樹脂加入稀釋劑中，在7(T90°C的條件下保溫廣3小時，過濾后得到有機(jī)載體；以及 3)將球形銀粉、片狀銀粉、有機(jī)載體、溶劑、增塑劑、助劑、無機(jī)添加劑和無鉛玻璃粉按比例混合，分散后過濾，得到太陽能電池用背銀漿料。
【文檔編號】H01L31/0224GK103545018SQ201310514073
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳春錦, 王卿 申請人:江蘇惠星新能源科技有限公司