太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。該晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料由腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉、有機(jī)載體組成，所述腐蝕粘結(jié)劑為一種或者多種鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度在440℃～760℃之間。在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，其所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，容易流動(dòng)，它腐蝕并穿透太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，使導(dǎo)電金屬粉和太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，并且潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，催進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔型能源，隨著煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭，開(kāi)發(fā)、利用太陽(yáng)能成為大熱點(diǎn)，太陽(yáng)能電池就是利用太陽(yáng)能的一種重要手段。其中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的晶硅太陽(yáng)能電池就是太陽(yáng)能電池中的一種。
[0003]作為晶硅太陽(yáng)能電池最為核心的組成部分，電池片為將光照下產(chǎn)生的電流收集并導(dǎo)出，需要在正面及背面上制作兩個(gè)電極。制造電極的方法很多，絲網(wǎng)印刷及共燒是目前最為普遍的一種生產(chǎn)工藝。
[0004]晶硅太陽(yáng)能電池正面電極用導(dǎo)電漿料與背面電極用導(dǎo)電漿料、鋁背場(chǎng)用漿料采用絲網(wǎng)印刷的方式涂覆于硅片上，并通過(guò)共燒結(jié)在硅片正面形成正面電極。
[0005]共燒結(jié)后的晶硅太陽(yáng)能電池電極必須附著牢固、不落灰，硅片不易變形，并且易于焊接，便于用導(dǎo)線將光照產(chǎn)生的電流收集并導(dǎo)出。與硅太陽(yáng)能電池背面電極用導(dǎo)電漿料相t匕，硅太陽(yáng)能電池正面電極用導(dǎo)電漿料還必需具備穿透氮化硅減反射膜的能力。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中晶硅太陽(yáng)能電池正面電極用導(dǎo)電漿料由銀粉、玻璃粉、添加劑、有機(jī)載體組成。其中玻璃粉作為無(wú)機(jī)粘接將導(dǎo)電性能優(yōu)越的銀粉與硅基片粘接為一體，同時(shí)在共燒結(jié)時(shí)，熔融的玻璃粉蝕刻并穿透氮化硅減反射膜使銀粉與硅基片之間形成良好的歐姆接觸。通常玻璃粉在漿料中有如下作用:1.潤(rùn)濕金屬粉，促進(jìn)金屬粉的燒結(jié)；2.蝕刻減反射層，并推動(dòng)金屬與硅表面的接觸并保證兩者間的粘結(jié)作用。為了達(dá)到金屬粉與硅表面良好的歐姆接觸，則要求減反射層必須被完全蝕刻，同時(shí)又不能穿透PN結(jié)區(qū)。在玻璃粉的選擇時(shí)，玻璃粉的成分、軟化點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、潤(rùn)濕性能、用量等都會(huì)影響燒結(jié)過(guò)程中的物理化學(xué)變化，進(jìn)而影響太陽(yáng)能電池的各種性能。玻璃粉在燒結(jié)過(guò)程中逐步軟化，在短暫的工藝周期內(nèi)，通常為I?2分鐘，軟化時(shí)部分玻璃粉停留在金屬粉中流動(dòng)，另一部分玻璃粉軟化至底層與減反射層反應(yīng)。如果玻璃粉含量較少，則不能保證與減反射層充分接觸并與之完全反應(yīng)。若要保證減反射層完全被穿透，則需要加足夠量的玻璃粉。若玻璃粉加入量越高，導(dǎo)電金屬相的相對(duì)含量越低，金屬顆粒間接觸幾率越少，導(dǎo)電性能嚴(yán)重劣化?；蛲ㄟ^(guò)選用軟化點(diǎn)較低的玻璃粉，如軟化點(diǎn)小于400°C，以保證在整個(gè)工藝過(guò)程中有足量的玻璃粉沉積在減反射層表面，與之完全反應(yīng)。但玻璃粉過(guò)早的軟化，會(huì)堵塞金屬粉體之間的連通孔隙，阻礙有機(jī)載體的有效排出。
[0007]目前，通常選用Pb-Si玻璃體系作為正面電極漿料的玻璃粉，同時(shí)也出現(xiàn)了將Pb、Te氧化物以及其他氧化物或氟化物的熔體熔融經(jīng)淬火制得的Pb-Te玻璃體系。但不管何種玻璃粉系統(tǒng)，受到玻璃粉本身的物理性能約束，都存在以上的問(wèn)題，使得制作合適的玻璃粉和漿料的難度大，使用工藝窗口窄。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不含玻璃料、附著牢固，歐姆接觸好，能提高晶硅太陽(yáng)能電池綜合性能的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，以及一種工藝簡(jiǎn)單，條件易控，生產(chǎn)成本低的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料制備方法。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不含玻璃料、附著牢固，歐姆接觸好，能提高晶硅太陽(yáng)能電池綜合性能的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其包括如下組分:
[0011]金屬粉，所述金屬粉在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為70~95wt% ；
[0012]腐蝕粘結(jié)劑，所述腐蝕粘結(jié)劑在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為 0.5 ~12wt% ；
[0013]有機(jī)載體，所述有機(jī)載體在太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為5~25wt% ；
[0014]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C ;所述的金屬粉和腐蝕粘結(jié)劑隨機(jī)地分散在有機(jī)載體之中。
[0015]本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料包含一種腐蝕粘結(jié)劑，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其在熔點(diǎn)前為固體，不會(huì)填充于金屬粉末孔隙之間妨礙有機(jī)組分的排出，解決了玻璃料軟化態(tài)時(shí)的堵塞問(wèn)題，并且也不影響有機(jī)組分的揮發(fā)；在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，所述腐蝕粘結(jié)劑達(dá)到熔點(diǎn)后發(fā)生固態(tài)與液態(tài)的極速轉(zhuǎn)變，沒(méi)有軟化過(guò)程，由固態(tài)直接變成液體，此時(shí)黏度快速變小，很快流入底部與減反射層接觸發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而與發(fā)射極硅形成較低的接觸電阻，易`于引發(fā)電子隧道效應(yīng)，從而形成良好的歐姆接觸，進(jìn)而有效減小串聯(lián)電阻，提高光轉(zhuǎn)化效率和填充因子；同時(shí)能夠有效的潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，催進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。此外，所述腐蝕粘結(jié)劑比玻璃料的腐蝕更快更充分，用料也較少。所述腐蝕粘結(jié)劑包含以下鉛碲系晶體化合物:PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTeO3' PbTeO4' PbTe3O7' PbTe5O11' Pb2TeO4' Pb2Te3O7' Pb2Te3O8' Pb3TeO5'Pb3TeO6'Pb3Te2O8 ? H2O^Pb4Te1 507^Pb5TeO7^Pb5TeO7^Pb6Te5O18 *5H20^PbTe2O5^PbH4TeO6^PbTeCO5和Pb3TeN2O8中的一種或者兩種以上。所述腐蝕粘結(jié)劑為球形、類球形、片狀、顆粒狀、膠體狀顆粒中的一種或者兩種以上，在大多數(shù)應(yīng)用中其尺寸為0.1~5.0ii m，但是，在有些應(yīng)用中，其尺寸可為0.1~15.0ii m。在一個(gè)實(shí)施案例中,其尺寸小于5 iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于3 iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.1~2.0iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.3~1.7 iim;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于15iim。所述腐蝕粘結(jié)劑由下列方法之一制備:化學(xué)反應(yīng)法、化學(xué)氣相法、高溫熔融反應(yīng)法、濕法和真空熔煉法等。其中，上述化學(xué)反應(yīng)法的制備方法為:將熱碲酸溶液(或亞碲酸溶液或碲酸鹽溶液或亞碲酸鹽溶液)和醋酸鉛溶液混合，其溶液中的碲/鉛的摩爾比為0.1:10~10:0.1，將混合的溶液在80°C~120°C下攪拌，維持?jǐn)嚢杷俣仍?000~1500r/min范圍內(nèi)，反應(yīng)2~5小時(shí)，生成沉淀，然后依次固液分離，洗滌，直至濾液PH=5~7，再收集固體，150°C烘干2~3小時(shí)，得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。上述化學(xué)氣相法的制備方法為^fPbxTey合金蒸氣連續(xù)導(dǎo)入氧氣氛圍的反應(yīng)室內(nèi)，使其在1000°C~1400°C反應(yīng)I~4小時(shí)，自然冷卻至25°C后得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。上述高溫熔融反應(yīng)法的制備方法為:在非還原性氣氛(包括氧氣氣氛、空氣氣氛、氮?dú)鈿夥?，氬氣氣氛?中，將碲的氧化物與鉛的氧化物加熱到700°C~1000°C，使其熔融發(fā)生反應(yīng)，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。上述真空熔煉法的制備方法為:在真空的氣氛中，將碲氧化物與鉛氧化物在700°C~1000°C下進(jìn)行熔煉，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
[0016]本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有金屬粉。在一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉，包括銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種或者兩種以上；在另外一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的任一種或者兩種以上，其中，銀包覆層的厚度為10~2000nm;在另外一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體，非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比為5:95~95:5，銀包覆層的厚度為10~2000nm。所述金屬粉的尺寸為0.1~5.0ii m，在一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于5 iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于3 iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.1 - 2.0iim ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.1~1.7 y m。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、條件易控、生產(chǎn)成本低的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料制備方法:
[0018]按照總重量為100份計(jì)算，稱取如下配方比例材料:
[0019]金屬粉70~95份；
[0020]有機(jī)載體 5~25份；
[0021]腐蝕粘結(jié)劑 0.5~12份；
[0022]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760V ；
[0023]將稱取的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉有機(jī)載體進(jìn)行混合和研磨處理，得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0024]在一個(gè)實(shí)施方案中，將腐蝕粘結(jié)劑和金屬粉預(yù)先混合，再將該預(yù)先混合物與有機(jī)載體混合，然后，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將腐蝕粘結(jié)劑和有機(jī)載體預(yù)先混合，再在該預(yù)先混合物中加入金屬粉，然后，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬粉和有機(jī)載體預(yù)先混合，再在該預(yù)先混合物中加入腐蝕粘結(jié)劑，然后，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬粉和部分有機(jī)載體預(yù)先混合，再將腐蝕粘結(jié)劑和其余部分有機(jī)載體混合，然后，再將兩種混合物混合，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0025]本發(fā)明的另一目的是提供一種高性能太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，包括:
[0026]提供一種上部表面具有絕緣膜的晶體硅半導(dǎo)體元件，其中，所述絕緣膜為氮化硅，氧化鈦，氧化鋁，氧化硅中的一種或者兩種以上的疊加層；
[0027]將所述太陽(yáng) 能電池正面電極導(dǎo)電漿料印制在晶體硅半導(dǎo)體元件的絕緣膜上，其中太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括如下重量份的配方組分:
[0028]金屬粉70~95份；
[0029]有機(jī)載體5~25份；[0030]腐蝕粘結(jié)劑和玻璃粉總量0.5~12份；
[0031]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為一種或者兩種以上的所述鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C，其顆粒的尺寸為0.1~15.0iim;
[0032]燒結(jié)；所述燒結(jié)的過(guò)程為:首先，將印制在晶體硅半導(dǎo)體元件的絕緣膜上的導(dǎo)電漿料在180°C~260°C烘干，然后，加熱到720°C~950°C燒結(jié)，冷卻得到導(dǎo)電電極；在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，所述有機(jī)載體通過(guò)揮發(fā)被移除，所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，容易流動(dòng)，腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，促進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，從而形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。本發(fā)明所述正面電極中含有鉛碲系晶體化合物PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTeO3' PbTeO4' PbTe3O7' PbTe5O11' Pb2TeO4' Pb2Te3O7' Pb2Te3O8' Pb3TeO5'Pb3TeO6'Pb3Te2O8 ? H2CKPb4Te1 507、Pb5TeO7'Pb5TeO7'Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe2O5'PbH4TeO6PbTeCO5和Pb3TeN2O8中的一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。在一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述正面電極中含有非銀包覆的金屬粉包括銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、錳、鈀、銠中的一種或兩種以上。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述正面電極中含有銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、錳中的任一種或者兩種以上，其中，銀包覆層的厚度為10~2000nm。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，所述正面電極中含有上述非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體，其非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比例為5:95~95:5。
[0033]本發(fā)明公開(kāi)了一種晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。該晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料由腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體組成，所述腐蝕粘結(jié)劑為一種或者多種鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度在440°C~760°C之間。在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，所述有機(jī)載體通過(guò)揮發(fā)被移除，所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，容易流動(dòng)，腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，促進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，從而形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】`
[0034]圖1是使用本發(fā)明的導(dǎo)電漿料制備正面電極過(guò)程的一個(gè)示意圖；
[0035]圖2是印制了導(dǎo)電漿料的晶硅太陽(yáng)能電池在燒結(jié)前的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3是導(dǎo)電漿料燒結(jié)后的晶硅太陽(yáng)能電池局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4是制備Pb-Te-O晶體時(shí)的冷卻曲線；
[0038]圖5是一個(gè)Pb-Te-O系晶體化合物腐蝕粘結(jié)劑的XRD示范性測(cè)量，在小角度區(qū)間顯示出尖銳的衍射特征峰；
[0039]圖6是一個(gè)Pb-Te-O系玻璃粉的XRD示范性測(cè)量，在小角度區(qū)間顯示出一個(gè)分布很寬強(qiáng)度較低的鼓包，沒(méi)有尖銳的衍射特征峰；
[0040]圖7是制備本發(fā)明導(dǎo)電漿料過(guò)程的一個(gè)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法以及使用所述導(dǎo)電漿料用于制備晶硅太陽(yáng)能電池正面電極的方法。[0042]本發(fā)明提供的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，包括如下組分:
[0043]金屬粉，所述金屬粉在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為70~95wt% ；
[0044]腐蝕粘結(jié)劑，所述腐蝕粘結(jié)劑在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為 0.5 ~12wt% ；
[0045]有機(jī)載體，所述有機(jī)載體在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為
5~25wt% ；
[0046]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760V ;所述的金屬粉和腐蝕粘結(jié)劑隨機(jī)地分散在有機(jī)載體之中。
[0047]進(jìn)一步地，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:將熱碲酸溶液(或亞碲酸溶液或碲酸鹽溶液或亞碲酸鹽溶液)和醋酸鉛溶液混合，其溶液中的碲/鉛的摩爾比為0.1:10~10:0.1，將混合的溶液在80°C~120°C下攪拌，維持?jǐn)嚢杷俣仍?000~1500r/min范圍內(nèi)，反應(yīng)2~5小時(shí)，生成沉淀，然后依次固液分離，洗滌，直至濾液PH=5~7，再收集固體，150°C烘干2~3小時(shí)，得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
[0048]再進(jìn)一步地，所述所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:將PbxTey合金蒸氣連續(xù)導(dǎo)入氧氣氛圍的反應(yīng)室內(nèi)，使其在1000°c~1400°C反應(yīng)I~4小時(shí)，自然冷卻至25°C后得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
[0049]再進(jìn)一步地，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:在非還原性氣氛(包括氧氣氣氛、空氣氣氛、氮?dú)鈿夥眨瑲鍤鈿夥盏?中，將碲的氧化物與鉛的氧化物加熱到700°C~1000°C，使其熔融發(fā)生反應(yīng)，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
[0050]再進(jìn)一步地，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:在真空的氣氛中，將碲氧化物與鉛氧化物在700°C~1000°C下進(jìn)行熔煉，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
[0051]圖1是使用本發(fā)明的導(dǎo)電漿料制備晶硅太陽(yáng)能電池正面電極過(guò)程的一個(gè)示意圖。本發(fā)明提供的高性能晶硅太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法包括如下步驟:
[0052]提供一種上部表面具有絕緣膜的晶體硅半導(dǎo)體元件，其中，所述絕緣膜為氮化硅，氧化鈦，氧化鋁，氧化硅中的一種或者兩種以上的疊加層；
[0053]將本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料印制在晶體硅半導(dǎo)體元件的絕緣膜上，其中太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括如下重量份的配方組分:
[0054]金屬粉70~95份；
[0055]有機(jī)載體5~25份；
[0056]腐蝕粘結(jié)劑和玻璃粉總量 0.5~12份；
[0057]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為一種或者兩種以上的所述鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C，其顆粒的尺寸為0.1~15.0iim;
[0058]燒結(jié)；所述燒結(jié)的過(guò)程為:首先，將印制在晶體硅半導(dǎo)體元件的絕緣膜上的導(dǎo)電漿料在180°C~2600C烘干，然后，加熱到720V~950°C燒結(jié)，冷卻得到導(dǎo)電電極；在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，所述有機(jī) 載體通過(guò)揮發(fā)被移除，所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，容易流動(dòng)，腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，促進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，從而形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。
[0059]圖2是印制了所述導(dǎo)電漿料的晶硅太陽(yáng)能電池在燒結(jié)前的局部結(jié)構(gòu)示意圖。值得指出的是，此圖只是一個(gè)例子，它不應(yīng)作為限制本發(fā)明的使用范圍。如圖所示，晶硅太陽(yáng)能電池由半導(dǎo)體基片100，發(fā)射極102和絕緣層110構(gòu)成，P/N結(jié)區(qū)在半導(dǎo)體基片100和發(fā)射極102之間，電極導(dǎo)電漿料120被應(yīng)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)選擇性地印制到絕緣層110局部的表面上。電極導(dǎo)電漿料含有金屬粉末122，腐蝕粘結(jié)劑126，和有機(jī)載體128。根據(jù)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)和應(yīng)用的需要，電極導(dǎo)電漿料120的印刷寬度可在20 iim至3mm之間，其細(xì)柵電極的印刷寬度可為20~70 ii m,主柵電極的印刷寬度可為I~3mm。
[0060]圖3是導(dǎo)電漿料燒結(jié)后的晶硅太陽(yáng)能電池局部結(jié)構(gòu)示意圖。值得指出的是，此圖只是一個(gè)例子，它不應(yīng)作為限制本發(fā)明的使用范圍。如圖所示，導(dǎo)電漿料經(jīng)過(guò)燒結(jié)，轉(zhuǎn)變成電極200。燒結(jié)是從25°C加熱到180° C~260° C烘干，然后加熱到720°C~950°C燒結(jié)，接著冷卻，形成電極200。在燒結(jié)過(guò)程中，隨著溫度升高，導(dǎo)電漿料中的有機(jī)載體被移除，腐蝕粘結(jié)劑熔化為液體210,向絕緣層表面110流動(dòng),腐蝕并穿透晶體娃半導(dǎo)體元件表面的絕緣膜110，使金屬粉和晶體硅半導(dǎo)體元件的基體直接接觸，形成歐姆層240。熔化的腐蝕粘結(jié)劑催進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬粉結(jié)合體220，它通過(guò)歐姆層240與半導(dǎo)體102形成良好歐姆接觸，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極200。本發(fā)明所述正面電極200中含有鉛碲系晶體化合物PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTeO4,PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5TeO7^Pb6Te5O18 *5H20,PbTe2O5,PbH4TeO6,PbTeCO5 和 Pb3TeN2O8 中的一種或者兩種以上。在一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所 述正面電極中含有非銀包覆的金屬粉包括銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種金屬或者兩種以上。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述正面電極中含有銀包覆的銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳中的一種或者兩種以上。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述正面電極中含有非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體，其非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比例為5:95~95:5。
[0061]本文下面開(kāi)始詳細(xì)討論本發(fā)明所提供的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的各個(gè)組分、制備方法和使用。
_2] 1.腐蝕粘結(jié)劑
[0063]傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料由銀粉、玻璃粉、添加劑和有機(jī)載體組成。其導(dǎo)電漿料通常被印制到晶硅太陽(yáng)能電池正面或者光照面，然后燒結(jié)形成正面電極。在燒結(jié)過(guò)程中，導(dǎo)電漿料中的玻璃粉蝕刻并穿透晶硅太陽(yáng)能電池正面或者光照面的減反射絕緣層如氮化硅、氧化鈦、氧化鋁、氧化硅或者氧化硅/氧化鈦，使銀粉與晶硅太陽(yáng)能電池基體接觸，形成正面電極。傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料所使用的玻璃粉是非晶體材料，在加熱過(guò)程中，先出現(xiàn)整個(gè)固體變軟，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，而只是在某一溫度范圍內(nèi)發(fā)生軟化，這個(gè)范圍稱為軟化區(qū)。玻璃粉有一個(gè)特征值是軟化溫度，不同的玻璃有不同的軟化溫度。玻璃粉內(nèi)部的原子排列是無(wú)序的，XRD (X-ray Diffiraction Pattern)測(cè)試會(huì)顯示出一個(gè)很寬強(qiáng)度較低的鼓包，不像晶體化合物具有尖銳的衍射特征峰。玻璃粉通常是將氧化物加熱到熔融，淬火或者驟冷而制成。例如，美國(guó)專利US2011/0308595公開(kāi)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料，使用了鉛碲氧化物(Pb-Te-O)玻璃粉，其制備方法為:將鉛氧化物和碲氧化物混合，在空氣氣氛或者氧氣氣氛下加熱到熔融狀態(tài)，然后將熔融狀態(tài)的混合物淬火，研磨得到其鉛碲氧化物(Pb-Te-O)玻璃粉。有如，PCT專利W02012/129554公開(kāi)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料，使用了鉛碲氧化物玻璃粉，其制備方法為傳統(tǒng)的玻璃制備方法:將鉛氧化物和碲氧化物混合，加熱到熔融狀態(tài)，然后將熔融狀態(tài)的混合物淬火，研磨得到其鉛碲氧化物玻璃粉。如PCT專利W02012/129554所述，他們的玻璃粉的內(nèi)部原子排列是無(wú)序的，XRD測(cè)試會(huì)顯示出一個(gè)很寬強(qiáng)度較低的鼓包，不像晶體化合物具有尖銳的衍射特征峰。他們的玻璃粉的軟化溫度為300°C~800°C。又如，美國(guó)專利US2011/0232747公開(kāi)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料，使用了鉛碲鋰氧化物玻璃粉，其制備方法為:將TeO2, PbO,和Li2CO3混合，加熱到900°C熔融，保溫一小時(shí)，然后驟冷而制成鉛碲鋰氧化物玻璃粉。又如，美國(guó)專利US2011/0232746公開(kāi)的晶硅太陽(yáng)能電池正面導(dǎo)電漿料，使用了鉛碲硼氧化物玻璃粉，其制備方法是將鉛碲硼的混合物，加熱到800°C~1200°C熔融，然后將熔化的混合物驟冷而制成鉛碲硼氧化物玻璃粉，其玻璃粉是非晶體，沒(méi)有熔點(diǎn)溫度。
[0064]本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑是晶體化合物，具有熔點(diǎn)，不同于玻璃粉。本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑為以下鉛碲系晶體化合物PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTeO4, PbTe3O7,PbTe5O11、Pb2TeO4、Pb2Te3O7、Pb2Te3O8、 Pb3TeO5、Pb3TeO6、 Pb3Te2O8 、 H20、Pb4Te1 507、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20.PbTe2O5.PbH4TeO6.PbTeCO5 和 Pb3TeN2O8 中的一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760V。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，具有典型的晶體特征，當(dāng)加熱到其熔點(diǎn)溫度時(shí)，晶體開(kāi)始熔化，變?yōu)橐后w，沒(méi)有軟化溫度，其熔點(diǎn)與材料成分有關(guān)。
[0065]本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑與玻璃粉的不同可以通過(guò)X射線衍射(XRD)測(cè)量來(lái)加以區(qū)分。所述腐蝕粘結(jié)劑的每一個(gè)晶體化合物，在XRD測(cè)量時(shí)，都會(huì)在特定的衍射角度顯示出尖銳的衍射特征峰，而玻璃粉是非晶體，只在小角度區(qū)間顯示出一個(gè)分布很寬強(qiáng)度較低的鼓包。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員可以很容易鑒定兩者之間的不同。
[0066]本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑與玻璃粉的顯著不同還可以通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)加以區(qū)分。當(dāng)將本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑中的任何一種晶體化合物通過(guò)透射電子顯微鏡檢測(cè)，將會(huì)展現(xiàn)出有序的原子排列面，而玻璃粉將會(huì)展現(xiàn)出無(wú)序的原子排列面。
[0067]本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑為Pb-Te-O晶體化合物，與Pb-Te-O玻璃粉可以有相同的成分，但是，它們的制備方法不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，原子排列不同。其結(jié)構(gòu)上的不同，導(dǎo)致了本發(fā)明所述Pb-Te-O晶體化合物的材料性能與Pb-Te-O玻璃粉不同，它們?cè)诩訜徇^(guò)程中的物理形態(tài)變化不同。其中，Pb-Te-O玻璃粉是非晶體，在加熱過(guò)程中的物理形態(tài)變化為:固態(tài)-軟化態(tài)-液態(tài)，而本發(fā)明所述Pb-Te-O晶體化合在加熱過(guò)程中的物理形態(tài)變化為:固態(tài)-液態(tài)。
[0068]本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑為球形、類球形、片狀、條狀、枝狀、顆粒狀、膠體狀顆粒中的一中或者兩種以上，其尺寸不受任何具體限制，在一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于15 u m，在一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于5um ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸小于3 um ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.1~2.0 u m ;在另一個(gè)實(shí)施案例中，其尺寸為0.3~1.7 u m。所述腐蝕粘結(jié)劑由下列方法之一制備:液相化學(xué)反應(yīng)法、氣相化學(xué)反應(yīng)法、高溫熔融控制冷卻法和真空熔融控制冷卻法。
[0069]在一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑可用化學(xué)反應(yīng)法制備，其制備過(guò)程為:將熱碲酸溶液(或亞碲酸溶液或碲酸鹽溶液或亞碲酸鹽溶液)和醋酸鉛溶液混合，其溶液中的碲/鉛的摩爾比為0.1:10?10:0.1，將混合的溶液在80°C?120°C下攪拌，維持?jǐn)嚢杷俣仍?000?1500r/min范圍內(nèi)，反應(yīng)2?5小時(shí)，生成沉淀，然后依次固液分離，洗滌，直至濾液PH=5?7，再收集固體，150°C烘干2?3小時(shí)，得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒；如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的，變動(dòng)以上示范性實(shí)施案例的化學(xué)反應(yīng)條件，包含變動(dòng)化學(xué)成分或者反應(yīng)溫度時(shí)間，可以獲得性能相似或者接近的鉛碲系晶體化合物。在另外一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑可用氣相化學(xué)反應(yīng)法制備，其制備過(guò)程為:將PbxTey合金蒸氣連續(xù)導(dǎo)入氧氣氛圍的反應(yīng)室內(nèi)，使其在1000°C?1400°C反應(yīng)I?4小時(shí)，自然冷卻至25°C后得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒；如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的，變動(dòng)以上示范性實(shí)施案例的化學(xué)反應(yīng)條件，可以獲得性能相似的鉛碲系晶體化合物。在另外一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑可用固相反應(yīng)法制備，其制備過(guò)程為:在非還原性氣氛(包括氧氣氣氛、空氣氣氛、氮?dú)鈿夥?，氬氣氣氛?中，將碲的氧化物與鉛的氧化物加熱到700°C?1000°C，使其熔融發(fā)生反應(yīng)，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒；如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的，變動(dòng)以上示范性實(shí)施案例的化學(xué)反應(yīng)條件，可以獲得性能相似的鉛碲系晶體化合物，例如，將碲的氧化物與鉛氧化物在可以在700°C以下或者1000°C以上的溫度進(jìn)行熔煉后，可以使用流動(dòng)的不加熱的保護(hù)性氣體(如N2，CO2, Ar2等)流過(guò)其熔融體表面，加速冷卻速度，或者使用加熱的保護(hù)性氣體(如N2, CO2, Ar2等)流過(guò)其熔融體表面，減慢冷卻速度，得到Pb-Te-O系晶體化合物。在另外一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑可用真空熔融控制冷卻法制備，其制備過(guò)程為:在真空的氣氛中，將碲氧化物與鉛氧化物在700°C?1000°C下進(jìn)行熔煉，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒；如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的，變動(dòng)以上示范性實(shí)施案例的化學(xué)反應(yīng)條件，可以獲得性能相似的鉛碲系晶體化合物，例如，將碲的氧化物與鉛氧化物在可以在700°C以下或者1000°C以上的溫度進(jìn)行熔煉后，可以使用流動(dòng)的不加熱的保護(hù)性氣體(如N2, C02, Ar2等)流過(guò)其熔融體表面，加速冷卻速度，或者使用加熱的保護(hù)性氣體(如N2，C02, Ar2等)流過(guò)其熔融體表面，減慢冷卻速度，得到Pb-Te-O系晶體化合物。
[0070]具體地，下面通過(guò)示范性實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所述Pb-Te-O系晶體化合物腐蝕粘結(jié)劑與Pb-Te-O玻璃粉之間的區(qū)別:
[0071 ] 在一個(gè)示范性實(shí)施案例中，將TeO2和PbO以1:1的摩爾比例混合，將混合好的粉體在空氣氣氛圍中的爐子中加熱至900°C熔融30min，然后將熔融的混合物從爐子中取出，置于大氣環(huán)境下自然冷卻，形成塊體。熔融的混合物在爐子中的溫度是900°C，從爐子中取出后，溫度降 到732°C。圖4是熔融的混合物從爐子中取出后的冷卻時(shí)間和溫度的關(guān)系，記錄從732°C開(kāi)始，可以看出，在第I分鐘內(nèi)從732°C冷卻到593°C，平均冷卻速度為139°C /min,在第二分鐘內(nèi)從593°C冷卻到504°C，平均冷卻速度為89°C /min，在第三分鐘內(nèi)從504°C冷卻到449°C，平均冷卻速度為55°C /min，在第四分鐘內(nèi)從449°C冷卻到416.2°C，平均冷卻速度為32.80C /min，這時(shí)，熔融體已經(jīng)變成了晶體。在冷卻到25°C后，將得到的塊體進(jìn)行粉碎得到小顆粒，將小顆粒再通過(guò)球磨形成粉體，球磨的粉體D50在0.1?15 ii m范圍內(nèi)，得到Pb-Te-O系晶體化合物。通過(guò)XRD對(duì)上述實(shí)施案例中制備的Pb-Te-O系晶體化合物(標(biāo)記為Ml)進(jìn)行了分析檢驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，Pb-Te-O系晶體化合物在PbTe03特征峰對(duì)應(yīng)的衍射角度都顯示出尖銳的衍射特征峰。
[0072]在一個(gè)對(duì)比性實(shí)施案例中，將TeO2和PbO氧化物粉末按1:1摩爾比例混合，將混合好的氧化物粉體在空氣氛圍中加熱至900°C熔融狀態(tài)并保持30min，然后將熔融的混合物澆入25°C的去離子水中進(jìn)行淬火，得到塊體。得到的塊體再經(jīng)過(guò)粉碎得到小顆粒，將小顆粒再通過(guò)球磨形成粉體，球磨的粉體D50在0.1?15 ii m范圍內(nèi)，得到Pb-Te-O系玻璃粉。通過(guò)XRD對(duì)上述實(shí)施案例中制備的Pb-Te-O系玻璃粉(標(biāo)記為M2)進(jìn)行了分析檢驗(yàn)，結(jié)果如圖
6所示。由圖6可知，Pb-Te-O系玻璃粉的XRD檢驗(yàn)顯示出一個(gè)分布很寬強(qiáng)度較低的鼓包，沒(méi)有顯示出尖銳的衍射特征峰。
[0073]在上述兩個(gè)案例中，雖然使用了相同成分和比例的TeO2和PbO氧化物粉末原料，但是，由于制備工藝的不同，得到了不同的材料。在示范性實(shí)施案例中，使用了本發(fā)明所述的一種Pb-Te-O晶體化合物的制備方法，得到的材料是Pb-Te-O系晶體化合物，其內(nèi)部原子排列有序，所以，XRD測(cè)試顯示尖銳的衍射特征峰。在對(duì)比性實(shí)施案例中，使用了參考文獻(xiàn)中使用的玻璃粉的制備方法，得到的材料是Pb-Te-O系玻璃粉，是非晶體，其內(nèi)部原子排列無(wú)序，所以，XRD測(cè)試顯示出一個(gè)分布很寬強(qiáng)度較低的鼓包，沒(méi)有顯示出尖銳的衍射特征峰。
[0074]在上述兩個(gè)案例中，所制備的Pb-Te-O晶體化合物與Pb-Te-O玻璃粉有相同的成分，但是，由于其制備方法不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，原子排列不同，導(dǎo)致了它們?cè)诩訜徇^(guò)程中物理狀態(tài)的變化過(guò)程有明顯的不同。其中，前者為本發(fā)明所述Pb-Te-O晶體化合物，在加熱過(guò)程中的物理形態(tài)變化為:固態(tài)-液態(tài)。后者為Pb-Te-O玻璃粉，在加熱過(guò)程中的物理形態(tài)變化為:固態(tài)-軟化態(tài)-液態(tài)。
[0075]本發(fā)明所述的電極漿料含有Pb-Te-O晶體化合物腐蝕粘結(jié)劑。在漿料燒結(jié)過(guò)程中，當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，該P(yáng)b-Te-O系晶體化合物腐蝕粘結(jié)劑物理形態(tài)由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變。在熔點(diǎn)之前為固體，不會(huì)填充于金屬粉顆粒之間孔隙中，不會(huì)妨礙有機(jī)組分的排出，從而有效避免如玻璃粉早期軟化帶來(lái)的堵塞問(wèn)題；腐蝕粘結(jié)劑熔化后為液態(tài)，其黏度低，可以快速地通過(guò)金屬粉之間的空隙流入底部，能夠有效的腐蝕并處穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，能夠有效的潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，催進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。因此，相對(duì)玻璃粉的腐蝕更快更充分，所需用量也更少。又由于該低粘度的Pb-Te-O系化合物熔體容易鋪展，因此可提供更多的界面，增加導(dǎo)電的接觸點(diǎn)和隧道效應(yīng)，使電阻變小。發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在上述實(shí)施例晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的腐蝕粘結(jié)劑的含量如果大于12重量份，可能燒穿PN結(jié)，造成短路；若腐蝕粘結(jié)劑小于0.5重量份，可能難于完全去除減反射層，導(dǎo)致制備的晶硅太陽(yáng)能電池性能惡化。因此，腐蝕粘結(jié)劑在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為0.5?12wt%。
[0076]I1.金屬粉
[0077]本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有金屬粉。在一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉，包括銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、鈀、銠中的至少一種金屬或所述金屬的合金。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳中的任一種或者其兩種以上的混合體，其中，所述銀包覆層的厚度為10?2000nm，所述銀包覆的金屬粉的尺寸為0.1?5.0 y m。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體，其非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比例為5:95~95:5。具體地，上述金屬粉在本發(fā)明實(shí)施例中的作用是起到導(dǎo)電作用，是構(gòu)成電極的成分。在優(yōu)選實(shí)施例中，該金屬粉熔點(diǎn)優(yōu)選為350°C~2000°C，進(jìn)一步優(yōu)選為450°C~1800°C，更優(yōu)選為600°C~1450°C。發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，若該金屬粉的熔點(diǎn)低于350°C時(shí)，在燒結(jié)中，金屬顆粒會(huì)過(guò)早熔融，會(huì)阻礙有機(jī)載體的排出，并且在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生明顯的流動(dòng)，降低柵線的高寬比；若熔點(diǎn)高于2000°C，在燒結(jié)工藝過(guò)程中難以完成有效燒結(jié)，電金屬塊體空隙較多，導(dǎo)致通路阻值大，性能劣化。
[0078]在進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，該金屬粉選自銀、金、鉬、鈀、銠中的至少一種，或在銀、金、鉬、鈀或銠中摻雜有銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、錳的至少一種金屬或其合金，如錳銅、康銅、鎳鉻合金。
[0079]或在進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，該金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳中的任一種，也即是銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳中的任一種金屬顆粒的外表面連續(xù)的包覆有一層銀金屬。
[0080]在該銀包覆結(jié)構(gòu)的金屬粉的實(shí)施例中，該銀包覆層的厚度優(yōu)選為I~2000nm，更優(yōu)選為2~lOOOnm。發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn),如果Ag層厚度小于Inm時(shí)，Ag含量過(guò)少，電極的接觸電阻或漏電流會(huì)明顯增大；如果Ag層厚度大于104nm，會(huì)使導(dǎo)電金屬粉末的粒徑過(guò)大，由于Ag為貴重金屬，則同時(shí)導(dǎo)致金屬粉末成本過(guò)高，從而增加晶硅太陽(yáng)能電池的成本。當(dāng)然，該銀包覆結(jié)構(gòu)的金屬粉的銀層可以用其他貴重金屬替代，如金、鉬等。被銀包覆的金屬顆粒也還以是銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳等金屬的合金，如錳銅、康銅、鎳鉻合金。銀包覆的金屬粉是通過(guò)在銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳金屬粉上鍍一層銀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)示范性案例中，將粒徑在0.1~5.0 ii m的銅、鐵、鎳、鈦、鋁、鈷、鉻、鋅、錳等或其合金的一種或幾種金屬顆粒置于稀弱酸中浸泡10~300s，去除出金屬表面氧化層，然后使用化學(xué)鍍的方法，在其金屬粉上鍍大約10~2000nm的銀，在一個(gè)示范性實(shí)施案例中，化學(xué)鍍的溶液組成和工藝條件如下:AgN03:2.4~14.2g/L,氨水:0.8g/L,甲醛:1~3g/L，水合肼:I~4g/L,復(fù)合分散劑:1.0g/L，PH值:11，鍍液溫度:60°C，攪拌速度:1000r/min,干燥:500C，30min。在另一個(gè)示范性案例中，將粒徑在0.1~5.0 y m的銅、鐵、鎳、鈦、鈷、鋁、鉻、鋅、錳等或其合金的一種或幾種金屬顆粒置于稀弱酸中浸泡10~300s，去除出金屬表面氧化層。采用去離子水多次洗滌，去除殘余酸。將濕粉體在真空干燥箱中干燥，然后，將干燥無(wú)氧化層的金屬顆粒置于真空蒸鍍?cè)O(shè)備內(nèi)，通過(guò)蒸鍍得到銀包覆的金屬粉。
[0081]上述各金屬粉的實(shí)施例中，該金屬粉顆粒的大小應(yīng)該首先能滿足印刷的要求，如不會(huì)堵塞印刷網(wǎng)板等。因此，優(yōu)選地，該金屬粉顆粒粒徑優(yōu)選分布在0.1~5.0 i! m范圍內(nèi)，若大于5 u m容易造成堵塞印刷網(wǎng)板和電極斷線等問(wèn)題，若小于0.1 y m則會(huì)使?jié){料的黏度大幅提高，以至于不能正常印刷。另外，該優(yōu)選粒徑的金屬粉顆粒還能有效減小電極所占面積，從而提高太陽(yáng)能電池對(duì)光的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)還能有效降低電極的厚底，節(jié)省用料，降低生產(chǎn)成本。
[0082]II1.有機(jī)載體；
[0083]本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有有機(jī)載體，所述有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、潤(rùn)濕分散劑、觸變劑及其它功能助劑等。所述有機(jī)載體在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為5~25。以所述有機(jī)載體總成分為100重量份計(jì)算，其中有機(jī)溶劑占50~95重量份；粘結(jié)劑占I~40重量份；潤(rùn)濕分散劑占0.1~10重量份；觸變劑及其它功能助劑占I~20重量份。在一個(gè)示范性實(shí)施案例中，該有機(jī)溶劑可選自醇(如松油醇，丁卡)、醇酯(如十二醇酯)、萜烯類等中高沸程的溶劑中的至少一種，粘結(jié)劑可選自乙基纖維素、聚甲基丙烯酸酯、醇酸樹(shù)脂等粘結(jié)劑中的至少一種；潤(rùn)濕分散劑用于幫助無(wú)機(jī)粉體在有機(jī)載體中的分散，無(wú)特殊要求；觸變劑用于增加漿料在印刷過(guò)程中的觸變性，以保證電極圖案清晰性和較好的高寬比，可選用氫化蓖麻油衍生物或聚酰胺蠟等有機(jī)觸變劑；其他功能助劑可根據(jù)需要選擇添加，如加入微晶蠟等以降低表面張力，加入DBP等以改善漿料的柔韌性，加入PVB等改善黏附力。
[0084]IV.導(dǎo)電漿料制備方法
[0085]本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單，條件易控，生產(chǎn)成本低的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料制備方法:按照總重量為100份計(jì)算，稱取如下配方比例材料:
[0086]金屬粉70~95份
[0087]有機(jī)載體5~25份；
[0088]腐蝕粘結(jié)劑和玻璃粉總量 0.5~12份；
[0089]其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760V ；
[0090]將稱取的腐蝕粘結(jié)劑，金屬粉和有機(jī)載體進(jìn)行混合和研磨處理，得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。一個(gè)示范性的電極導(dǎo)電漿料的制備過(guò)程如圖7所示。首先稱取金屬粉，包括非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉，然后稱取鉛和碲的氧化物并制備腐蝕粘結(jié)劑，制備腐蝕粘結(jié) 劑的方法如上文所述，將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑和金屬粉預(yù)先混合。然后，稱取有機(jī)物并制備有機(jī)載體。最后，再將預(yù)先混合好的腐蝕粘結(jié)劑和金屬粉與有機(jī)載體混合，研磨處理得到電極導(dǎo)電漿料。值得指出的是，此圖只是一個(gè)例子，它不應(yīng)作為限制本發(fā)明的使用范圍。
[0091]下面，我們進(jìn)一步敘述幾個(gè)電極導(dǎo)電漿料制備的示范性案例。在一個(gè)實(shí)施方案中，首先將稱取的腐蝕粘結(jié)劑和金屬粉預(yù)先混合，再將其混合物與稱取的有機(jī)載體混合，然后研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，首先將稱取的腐蝕粘結(jié)劑和有機(jī)載體預(yù)先混合，再在混合物中加入稱取的金屬粉，進(jìn)一步混合，然后，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，首先將稱取的金屬粉和有機(jī)載體預(yù)先混合，再在混合物中加入腐蝕粘結(jié)劑進(jìn)一步混合，然后，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，首先將稱取的金屬粉和部分有機(jī)載體預(yù)先混合，再將腐蝕粘結(jié)劑和部分有機(jī)載體預(yù)先混合，然后，再將兩種預(yù)先混合物混合，研磨處理得到所述晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0092]本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，含有腐蝕粘結(jié)劑，不含玻璃粉。其腐蝕粘結(jié)劑總量在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為0.5~12wt%。本發(fā)明所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTeO4, PbTe3O7, PbTe5O11, Pb2TeO4,Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H20、Pb4Te1 507、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe205、PbH4Te06、PbTeC05和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。在一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉，包括銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、錳、鈀、銠中的至少一種金屬或者兩種以上。在另外一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋁、鋅、鈦、鈷、鉻、錳中的任一種或者兩種以上，其中，所述銀包覆層的厚度為2~2000nm。所述銀包覆的金屬粉的尺寸為0.1-5.0 u m0在另外一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體，其非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比例為5:95~95:5。
[0093]本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料使用熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C范圍內(nèi)的腐蝕粘結(jié)劑，在使用過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)電漿料燒結(jié)溫度達(dá)到其熔點(diǎn)時(shí)，所述腐蝕粘結(jié)劑能快速熔融，由晶體固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，有效的腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，而且有效的潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，催進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。
[0094]本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有腐蝕粘結(jié)劑，在導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，當(dāng)溫度達(dá)到腐蝕粘結(jié)劑的熔點(diǎn)時(shí)，腐蝕粘結(jié)劑由固體轉(zhuǎn)化為液態(tài)，可以快速地沉積在減反射層表面，在較短的時(shí)間內(nèi)與其充分反應(yīng)，通過(guò)其物理形態(tài)發(fā)生固態(tài)與液態(tài)的急速轉(zhuǎn)變可以解決玻璃粉軟化態(tài)的堵塞問(wèn)題，為有機(jī)載體的排出提供了空間。這種固-液態(tài)配合，不但能夠有效的腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，而且能夠使有機(jī)載體容易排出，同時(shí)也能夠有效助燒金屬粉，使其更致密，提高焊接強(qiáng)度和體電導(dǎo)率。
[0095]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合示范性實(shí)施案例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅是用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0096]在一個(gè)不范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述的晶娃太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電衆(zhòng)料含有腐蝕粘結(jié)劑，其在電極導(dǎo) 電漿料中的重量比10wt%，所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe4O9^ PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTe04、PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^Pb3Te05、Pb3TeO6、Pb3Te208 ? H2O、Pb4Te1 507、Pb5TeO7、Pb6Te5018 ? 5H20、PbTe205、PbH4Te06、PbTeC05和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上的混合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。
[0097]在另一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有腐蝕粘結(jié)劑，其在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為8wt%，所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe4O9^ PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTe04、PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe205、PbH4TeO6、PbTeCO5和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上的混合物，其熔點(diǎn)溫度為4400C~760V之間。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。
[0098]在另一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有腐蝕粘結(jié)劑，其在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為12wt%，所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe4O9^ PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTe04、PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe205、PbH4TeO6、PbTeCO5和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760V。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。
[0099]在另一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有腐蝕粘結(jié)劑，其在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為5wt%，所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe4O9^ PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTe04、PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^Pb2Te3O8^ Pb3TeO5' Pb3TeO6' Pb3Te2O8 ? H20、Pb4Te1 507、Pb5TeO7' Pb5TeO7' Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe205、PbH4Te06、PbTeC05和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。
[0100]在另一個(gè)示范性實(shí)施案例中，本發(fā)明所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料含有腐蝕粘結(jié)劑，其在電極導(dǎo)電漿料中的重量比為2wt%，所述腐蝕粘結(jié)劑是下面鉛碲系晶體化合物 PbTe4O9^ PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTe04、PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5Te07、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe205、PbH4Te06、PbTeC05和Pb3TeN2O8中的至少一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。所述腐蝕粘結(jié)劑全部為晶體化合物，其性能和制備方法如上文所述。
[0101]實(shí)施例1
[0102]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。 [0103]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括8.3份腐蝕粘結(jié)劑、81.7份金屬粉、10份有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為PbTeO3化合物；金屬粉為銀粉；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括松油醇有機(jī)溶劑為70份、乙基纖維素粘結(jié)劑14份、潤(rùn)濕分散劑10份、觸變劑5.5份、微晶蠟0.5份。其中，腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程為:配制濃度為0.111101/1的901:的熱亞碲酸溶液，按配比比例(亞碲酸與醋酸鉛摩爾比為1:1)加入濃度在0.lmol/L醋酸鉛溶液,加熱反應(yīng)得到PbTeO3化合物沉淀；金屬粉是銀粉，其顆粒尺寸為I~3pm。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將腐蝕粘結(jié)劑與有機(jī)載體混合均勻，再加入金屬粉混合均勻，最后通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 ym，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0104]實(shí)施例2
[0105]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0106]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括7.3份的腐蝕粘結(jié)劑、81.7份的金屬粉、11份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為Pb3TeO5化合物，金屬粉為銀包鎳粉；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括十二醇酯有機(jī)溶劑50份、聚甲基丙烯酸酯粘結(jié)劑40份、潤(rùn)濕分散劑5份、觸變劑4份、DBPl份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程為:按PbO與TeO2摩爾比為3:1配比比例，將Pb3Te合金蒸氣連續(xù)導(dǎo)入溫度為1300°C的氧氣氛圍的反應(yīng)室內(nèi)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到Pb-Te-O晶體化合物的粉末沉積在底部，得到Pb3TeO5化合物；金屬粉是使用化學(xué)鍍的方法，在鎳粉上鍍大約200nm的銀，鎳粉的顆粒尺寸為0.5~3 ym。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉與有機(jī)載體混合均勻，再加入腐蝕粘結(jié)劑混合均勻，最后通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 y m，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0107]實(shí)施例3
[0108]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0109]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括8.8份的腐蝕粘結(jié)劑、80份的金屬粉、11.2份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為PbTeCO5化合物，金屬粉為銀包銅；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括松油醇有機(jī)溶劑為65份、醇酸樹(shù)脂粘結(jié)劑20份、潤(rùn)濕分散劑0.1份、觸變劑12.5份、PVB2.4份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程是:在CO2的氣氛中，按PbO與TeO2摩爾比為1:1置于高溫(1200°0氣氛爐中，發(fā)生反應(yīng)I小時(shí)，自然冷卻進(jìn)行粉碎、球磨，得到PbTeCO5化合物；金屬粉是在銀包銅粉，使用化學(xué)鍍的方法，在銅粉上鍍大約200nm的銀，銅粉的顆粒尺寸為0.5?3 y m。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉與腐蝕粘結(jié)劑混合均勻，再加入有機(jī)載體混合均勻，最后通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 ym，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0110]實(shí)施例4
[0111]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0112]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括3.4份的腐蝕粘結(jié)劑、86.6份的金屬粉、10份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為PbTeO3化合物，金屬粉為鈦粉；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括丁卡有機(jī)溶劑為60份、乙基纖維素粘結(jié)劑15份、潤(rùn)濕分散劑5份、觸變劑15份、PVB5份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程是:按PbO與TeO2摩爾比為1:1置于高溫(500?900°C)窯爐中，發(fā)生反應(yīng)I小時(shí)，自然冷卻進(jìn)行粉碎、球磨，得到PbTe4O9化合物；金屬粉為鈦粉，其顆粒顆粒尺寸為0.5?10 y m。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉、腐蝕粘結(jié)劑加入有機(jī)載體中混合均勻，再通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 ym，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0113]實(shí)施例5
[0114]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0115]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括9.8份的腐蝕粘結(jié)劑、72份的金屬粉、18.2份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為PbTeN2O8化合物，金屬粉為鈷粉；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括十二醇酯有機(jī)溶劑為70份、乙基纖維素粘結(jié)劑15份、潤(rùn)濕分散劑2份、觸變劑8份、PVB5份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程是:按PbO與TeO2摩爾比為1:1置于N02氣氛高溫反應(yīng)釜中熔煉并在950°C下熔煉I小時(shí)，再自然冷卻后粉碎、球磨，得到PbTeN2O8化合物；金屬粉為鈷粉，其顆粒顆粒尺寸為0.5?3 ii m。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉、腐蝕粘結(jié)劑加入有機(jī)載體中混合均勻，再通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 y m，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
[0116]實(shí)施例6
[0117]太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0118]該太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括8.9份的腐蝕粘結(jié)劑、85.6份的金屬粉、5.5份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為Pb2Te3O8化合物，金屬粉為鉬；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括十二醇酯有機(jī)溶劑為95份、乙基纖維素粘結(jié)劑I份、潤(rùn)濕分散劑3份、觸變劑I份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程是:按PbO與TeO2摩爾比為2:3置于真空高溫反應(yīng)釜中熔煉并在900°C下熔煉I小時(shí)，再自然冷卻后粉碎、球磨，得到Pb2Te3O8化合物；金屬粉是在鋁粉上，使用化學(xué)鍍的方法，鍍大約200nm的銀，鋁粉的顆粒尺寸為0.5 - 3pm。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉、腐蝕粘結(jié)劑加入有機(jī)載體中混合均勻，再通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 u m，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。[0119]實(shí)施例7
[0120]晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料及其制備方法。
[0121]該晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括5份的腐蝕粘結(jié)劑、80份的金屬粉、15份的有機(jī)載體。其中，腐蝕粘結(jié)劑為PbTeO3化合物，金屬粉為銀包鉻；有機(jī)載體按照總重量為100份計(jì)算，其包括十二醇酯有機(jī)溶劑為70份、乙基纖維素粘結(jié)劑15份、潤(rùn)濕分散劑2份、觸變劑10份、PVB3份。腐蝕粘結(jié)劑的制備過(guò)程是:按PbO與TeO2摩爾比為1:1置于真空高溫反應(yīng)爸中熔煉并在900°C下熔煉I小時(shí)，再自然冷卻后粉碎、球磨，得到PbTe03化合物；金屬粉的制備是在鉻粉上，使用化學(xué)鍍的方法，鍍大約200nm的銀，鉻粉的顆粒尺寸為0.5 - 3pm。將以上所述的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體按照上述配方稱取后，將金屬粉、腐蝕粘結(jié)劑加入有機(jī)載體中混合均勻，再通過(guò)三輥研磨機(jī)研磨至粒徑小于5 ym，得到晶硅太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。 [0122]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，包括如下組分: 金屬粉，所述金屬粉在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為70~95wt% ； 腐蝕粘結(jié)劑，所述腐蝕粘結(jié)劑在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為0.5 ~12wt% ； 有機(jī)載體，所述有機(jī)載體在所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料中的重量比例為5~25wt% ； 其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C ;所述的金屬粉和腐蝕粘結(jié)劑隨機(jī)地分散在有機(jī)載體之中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑包含以下鉛碲系晶體化合物:PbTe409、PbTeO3 ?().33H20,PbTeO3^PbTeO4,PbTe3O7,PbTe5O11,Pb2Te04、Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5Te07、Pb5Te07、Pb6Te5O18 ? 5H20, PbTe2O5, PbH4TeO6, PbTeCO5 和 Pb3TeN2O8 中的一種或者兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑為晶體化合物，當(dāng)溫度達(dá)到或者超過(guò)其熔點(diǎn)時(shí)，由固體變?yōu)橐后w，沒(méi)有軟化溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑為球形、類球形、片狀、顆粒狀、膠體狀顆粒中的一種或者兩種以上，其尺寸為0.1~15.0 u m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉包含銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種或者兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉為包含銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的一種或者兩種以上，其中，銀包覆層的厚度為10~2000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體；其中，所述非銀包覆的金屬粉為銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種或者兩種以上，所述銀包覆的金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的一種或者其兩種以上；其中，所述非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比為5:95~95:5，銀包覆層的厚度為10~2000nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料，其特征在于，所述金屬粉顆粒的粒徑為0.1~5.0ii m。
9.一種太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，包括如下步驟: 按照總重量為100份計(jì)算，稱取如下配方比例材料: 金屬粉70~95份； 有機(jī)載體5~25份； 腐蝕粘結(jié)劑 0.5~12份 其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C ； 將稱取的腐蝕粘結(jié)劑、金屬粉和有機(jī)載體進(jìn)行混合和研磨處理，得到所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑包含以下鉛碲系晶體化合物:PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTeO4,PbTe307、PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5TeO7' Pb5TeO7' Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe2O5' PbH4TeO6' PbTeCO5 和 Pb3TeN2O8 中的一種或者兩種以上，所述鉛碲系晶體化合物的熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:將熱碲酸溶液(或亞碲酸溶液或碲酸鹽溶液或亞碲酸鹽溶液)和醋酸鉛溶液混合，其溶液中的碲/鉛的摩爾比為0.1:10~10:0.1，將混合的溶液在80°C~120°C下攪拌，維持?jǐn)嚢杷俣仍?000~1500r/min范圍內(nèi)，反應(yīng)2~5小時(shí)，生成沉淀，然后依次固液分離，洗滌，直至濾液PH=5~7，再收集固體，150°C烘干2~3小時(shí)，得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:將PbxTey合金蒸氣連續(xù)導(dǎo)入氧氣氛圍的反應(yīng)室內(nèi)，使其在1000°C~1400°C反應(yīng)I~4小時(shí)，自然冷卻至25°C后得到所述鉛碲系晶體化合物，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:在非還原性氣氛(包括氧氣氣氛、空氣氣氛、氮?dú)鈿夥眨瑲鍤鈿夥盏?中，將碲的氧化物與鉛的氧化物加熱到700°C~1000°C，使其熔融發(fā)生反應(yīng)，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、 研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑的制備方法為:在真空的氣氛中，將碲氧化物與鉛氧化物在700°C~1000°C下進(jìn)行熔煉，自然冷卻至25°C，然后進(jìn)行粉碎、研磨處理，得到鉛碲系晶體化合物顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑的顆粒尺寸為0.1~15.0 ii m。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于，所述金屬粉包含銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種或兩種以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料制備方法，其特征在于，所述金屬粉包含銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的一種或者兩種以上，其中，銀包覆層的厚度為10~2000nm。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料制備方法，其特征在于:所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合體；其中，所述非銀包覆的金屬粉為銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、錳、鈀、銠中的一種或者其兩種以上，所述銀包覆的金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的一種或者其兩種以上；其中，所述非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比為5:95~95:5，所述銀包覆層的厚度為10~2000nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于:所述金屬粉顆粒的尺寸為0.1~5.0 ii m。
20.一種太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，包括:提供一種上部表面具有絕緣膜的晶體硅半導(dǎo)體元件，其中，所述絕緣膜為氮化硅、氧化鈦、氧化鋁、氧化硅中的一種或者兩種以上的疊加層；將所述太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料印制在所述的絕緣膜上，其中太陽(yáng)能電池正面電極導(dǎo)電漿料按照總重量為100份計(jì)算，其包括如下重量份的配方組分: 金屬粉70~95份； 有機(jī)載體 5~25份； 腐蝕粘結(jié)劑 0.5~12份 其中，所述腐蝕粘結(jié)劑為一種或者兩種以上的所述鉛碲系晶體化合物，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C，其顆粒的尺寸為0.1~15.0iim ; 燒結(jié)；所述燒結(jié)的過(guò)程為:首先，將印制在晶體硅半導(dǎo)體元件的絕緣膜上的導(dǎo)電漿料在180°C~260°C烘干，然后，加熱到720°C~950°C燒結(jié)，冷卻得到導(dǎo)電電極；在電極導(dǎo)電漿料燒結(jié)過(guò)程中，所述有機(jī)載體通過(guò)揮發(fā)被移除，所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，容易流動(dòng)，腐蝕并穿透晶體硅太陽(yáng)能電池正面的減反射絕緣層，潤(rùn)濕導(dǎo)電金屬粉，促進(jìn)金屬粉之間的結(jié)合，使導(dǎo)電金屬粉和晶體硅太陽(yáng)能電池形成良好的歐姆接觸，從而形成導(dǎo)電性能優(yōu)良的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于，所述腐蝕粘結(jié)劑為以下鉛碲系晶體化合物PbTe409、PbTeO3 ? 0.33H20、PbTe03、PbTeO4, PbTe3O7,PbTe50n、Pb2Te04、Pb2Te3O7^ Pb2Te3O8^ Pb3Te05、Pb3Te06、Pb3Te2O8 ? H2O> Pb4Te1.507、Pb5Te07、Pb5TeO7' Pb6Te5O18 ? 5H20、PbTe2O5' PbH4TeO6PbTeCO5 和 Pb3TeN2O8 中的一種或者兩種以上，其熔點(diǎn)溫度為440°C~760°C。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于，在所述燒結(jié)過(guò)程中，當(dāng)溫度達(dá)到所述腐蝕粘結(jié)劑的熔點(diǎn)時(shí)，所述腐蝕粘結(jié)劑變成液體，液態(tài)的腐蝕粘結(jié)劑腐蝕并穿透所述晶體硅半導(dǎo)體元件表面上的絕緣膜，并活化所述金屬粉使其和晶體硅半導(dǎo)體元件表面形成良好的歐姆接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于，所述金屬粉為銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鋁、鉻、錳、鈀、銠中的一種或兩種以上。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶硅太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于，所述金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的一種或者其兩種以上。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于:所述金屬粉為非銀包覆的金屬粉和銀包覆的金屬粉的混合物；其中，所述非銀包覆的金屬粉為銀、金、鉬、銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳、鈀、銠中的一種或者其兩種以上，所述銀包覆的金屬粉為銀包覆的銅、鐵、鎳、鋅、鈦、鈷、鉻、鋁、錳中的任一種或者其兩種以上，其中，所述非銀包覆的金屬粉與銀包覆的金屬粉的重量比為5:95~95:5，所述銀包覆層的厚度為10~2000nm。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能電池正面電極的制作方法，其特征在于:所述金屬粉顆粒的尺寸為0.1 -5.0um0
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103650238SQ201380000099
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】劉小麗, 郭冉, 李德林 申請(qǐng)人:深圳首創(chuàng)光伏有限公司