一種太陽能電池正面無鉛銀漿的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電氣元件制品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種太陽能電池正面無鉛銀漿及其制備方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著不可再生能源的日益枯竭，能源問題已經(jīng)成為影響人類生存和發(fā)展的重要因素。太陽能蘊(yùn)藏量巨大、無污染，是人類最理想的能源，太陽能電池是利用太陽能的重要途徑，有望成為人類長遠(yuǎn)發(fā)展獲取能源的重要方式。銀漿是太陽能電池組件中極為重要的原材料之一，主要由銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體組成。銀粉決定銀漿的導(dǎo)電性能，并影響厚膜的物理機(jī)械性能；玻璃粉起著粘結(jié)相的作用，把膜層與基體牢固的結(jié)合起來；有機(jī)載體起著濕潤和分散固體顆粒的作用。銀漿的性能決定了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，因此，制備出性能優(yōu)異的銀漿是制造高效太陽能電池的關(guān)鍵。其中，對太陽能電池的整體性能，如串聯(lián)電阻、光電轉(zhuǎn)換率、焊接強(qiáng)度等影響最大的成分是玻璃粉。

傳統(tǒng)的銀漿料中多使用軟化溫度低的含鉛玻璃粉，但由于鉛對環(huán)境和人體的危害，現(xiàn)已被無鉛玻璃粉替代。目前，無鉛玻璃粉的研究主要集中在硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、釩酸鹽玻璃和鉍酸鹽玻璃，但釩酸鹽系玻璃原材料成本高，磷酸鹽系玻璃化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、易水解，硼酸鹽系玻璃熔點只能降到600℃左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光電轉(zhuǎn)換率高、焊接拉力大的太陽能電池正面導(dǎo)電銀漿，旨在保證太陽能電池正面銀漿電性能的前提下，提供有一種適合的鉍系玻璃粉，解決無鉛玻璃粉附著力低的問題。

本發(fā)明提供一種太陽能電池正面無鉛銀漿，組成物及質(zhì)量百分比為銀粉75%-84%、無鉛玻璃粉1%-5%、有機(jī)添加劑0.27%-0.4%、有機(jī)溶劑13%-20%、乙基纖維素1.5%-2.2%，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。

所述銀粉為球形銀粉和/或片狀銀粉，球形銀粉的平均粒徑為2.5-3.42μm，比表面積為≥0.4m²/g，振實密度為≥3.13g/cm³；片狀銀粉的平均粒徑為3.62-4.52μm，比表面積為≥0.3m²/g，振實密度為≥6.25g/cm³。

所述無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，所述Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉的總重量為100％計，各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃46%-53%，B₂O₃12%-18%，SiO₂7%-11%，Al₂O₃7%-11%，TiO₂4%，NaF4%，其他氧化物10%，其他氧化物為ZnO和/或SnO₂，平均粒徑為2.1-3.4μm。

所述有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按照質(zhì)量比為1︰1-6：3-10的比例混合得到的混合物，其中防沉劑為聚酰胺蠟或氫化蓖麻油，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為卵磷脂、司班85、吐溫80中的一種。

所述有機(jī)溶劑為松節(jié)油、1,4-丁內(nèi)酯、松油醇、丁基卡必醇、丙三醇、鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或多種混合。

本發(fā)明所述太陽能電池正面無鉛銀漿的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按照配方將1.5%-2.2%的乙基纖維素、0.27%-0.4%的有機(jī)添加劑和13%-20%的有機(jī)溶劑混合后，在50-60℃加熱30-50min，攪拌使之完全溶解后，室溫冷卻，得到有機(jī)載體；

（2）按照配方將75-84%的銀粉與1%-5%的無鉛玻璃粉混合，充分混合均勻后，得到均勻分散的固體粉末；

（3）將步驟（1）的有機(jī)載體與步驟（2）的固體粉末混合，攪拌均勻，研磨軋制直到漿料細(xì)度＜10μm，即得到太陽能電池正面無鉛銀漿。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明制備的銀漿所采用的是Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系無鉛玻璃粉，玻璃粉轉(zhuǎn)變溫度為476.5-496.9℃，符合節(jié)能環(huán)保的要求且能保證銀漿性能。

（2）本發(fā)明制備的銀漿燒結(jié)后，方阻3.92-5.26mΩ/方，附著力5.7-7.1N。

（3）本發(fā)明制備的銀漿具有較好的絲網(wǎng)印刷性。

（5）本發(fā)明制備的銀漿燒結(jié)后的電極線條精密、平整、致密，空洞率小，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，較高的附著力。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿，各原料及質(zhì)量百分比為：銀粉79%，無鉛玻璃粉5%，有機(jī)添加劑0.3%，有機(jī)溶劑14.1%，乙基纖維素1.6%。

其中，銀粉為片狀銀粉和球形銀粉按照質(zhì)量比為4:1混合的混合銀粉，球形銀粉的平均粒徑為2.94μm，比表面積為0.84m²/g，振實密度為3.13g/cm³；片狀銀粉的平均粒徑為4.13μm，比表面積為0.3m²/g，振實密度為6.5g/cm³；無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，玻璃粉中各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃46%，B₂O₃18%，SiO₂9%，Al₂O₃9%，TiO₂4%，NaF4%，SnO₂10%，平均粒徑為3.4μm；有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按質(zhì)量比為1：6:10混合得到的混合物，其中防沉劑為聚酰胺蠟，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為卵磷脂；有機(jī)溶劑為松節(jié)油、1,4-丁內(nèi)酯、松油醇、丁基卡必醇、丙三醇、鄰苯二甲酸二丁酯按照質(zhì)量比為2:3:7:2:2:4混合后的混合物。

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按照配方將乙基纖維素、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑混合后，在50℃的水浴鍋中加熱50min，攪拌使之完全溶解后室溫冷卻，得到有機(jī)載體；

（2）按照配方將銀粉與無鉛玻璃粉加適量無水乙醇混合，攪拌并超聲分散5min，在60℃充分干燥后，研磨分散，得到均勻分散的固體粉末；

（3）將步驟（1）的有機(jī)載體與步驟（2）的固體粉末混合，攪拌均勻，用三輥研磨機(jī)軋制5次使?jié){料細(xì)度均勻＜10μm，即得到太陽能電池正面無鉛銀漿。

本實施例制備得到的太陽能電池正面無鉛銀漿方阻為4.72mΩ/方，附著力6.3N，具有較好的絲網(wǎng)印刷性，燒結(jié)后的電極線條精密、平整、致密，空洞率小，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

實施例2

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿，各原料及質(zhì)量百分比為：銀粉75%，無鉛玻璃粉3%，有機(jī)添加劑0.4%，有機(jī)溶劑19.4%，乙基纖維素2.2%。

其中，銀粉為片狀銀粉，片狀銀粉的平均粒徑為3.62μm，比表面積為0.78m²/g，振實密度為6.7g/cm³；無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，玻璃粉中各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃53%，B₂O₃13%，SiO₂9%，Al₂O₃7%，TiO₂4%，NaF4%，ZnO10%，平均粒徑為2.1μm；有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按質(zhì)量比為1:2:3混合得到的混合物，其中防沉劑為氫化蓖麻油，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為司班85；有機(jī)溶劑為松油醇和鄰苯二甲酸二丁酯按照質(zhì)量比為8:11的比例混合后的混合物。

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按照配方將乙基纖維素、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑混合后，在55℃的水浴鍋中加熱40min，攪拌使之完全溶解后室溫冷卻，得到有機(jī)載體；

（2）按照配方將銀粉與無鉛玻璃粉加適量無水乙醇混合，攪拌并超聲分散4min，在70℃充分干燥后，研磨分散，得到均勻分散的固體粉末；

（3）將步驟（1）的有機(jī)載體與步驟（2）的固體粉末混合，攪拌均勻，用三輥研磨機(jī)軋制6次使?jié){料細(xì)度均勻＜10μm，即得到太陽能電池正面無鉛銀漿。

本實施例制備得到的太陽能電池正面無鉛銀漿方阻為5.26mΩ/方，附著力5.7N，具有較好的絲網(wǎng)印刷性，燒結(jié)后的電極線條精密、平整、致密，空洞率小，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

實施例3

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿，各原料及質(zhì)量百分比為銀粉84%，無鉛玻璃粉1%，有機(jī)添加劑0.27%，有機(jī)溶劑13.23%，乙基纖維素1.5%。

其中，銀粉為球形銀粉，球形銀粉的平均粒徑為2.5μm，比表面積為0.84m²/g，振實密度為3.62g/cm³；無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，玻璃粉中各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃50%，B₂O₃12%，SiO₂9%，Al₂O₃11%，TiO₂4%，NaF4%，ZnO8%，SnO2%，平均粒徑為2.6μm；有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按質(zhì)量比為1:1:5混合得到的混合物，其中防沉劑為聚酰胺蠟，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為卵磷脂；有機(jī)溶劑為松油醇。

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按照配方將乙基纖維素、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑混合后，在60℃的水浴鍋中加熱30min，攪拌使之完全溶解后室溫冷卻，得到有機(jī)載體；

（2）按照配方將銀粉與無鉛玻璃粉加適量無水乙醇混合，攪拌并超聲分散5min后，在80℃充分干燥后，研磨分散，得到均勻分散的固體粉末；

（3）將步驟（1）的有機(jī)載體與步驟（2）的固體粉末混合，攪拌均勻，用三輥研磨機(jī)軋制7次使?jié){料細(xì)度均勻＜10μm，即得到太陽能電池正面無鉛銀漿。

本實施例制備得到的太陽能電池正面無鉛銀漿方阻為3.92mΩ/方，附著力7.1N，具有較好的絲網(wǎng)印刷性，燒結(jié)后的電極線條精密、平整、致密，空洞率小，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

實施例4

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿，各原料及質(zhì)量百分比為：銀粉76%，無鉛玻璃粉2%，有機(jī)添加劑0.3%，有機(jī)溶劑20%，乙基纖維素1.7%。

其中，銀粉為片狀銀粉和球形銀粉按照質(zhì)量比為1:4混合的混合銀粉，球形銀粉的平均粒徑為4.3μm，比表面積為0. 4m²/g，振實密度為3.5g/cm³；片狀銀粉的平均粒徑為4.52μm，比表面積為0.5m²/g，振實密度為6.25g/cm³；無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，玻璃粉中各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃50%，B₂O₃14%，SiO₂7%，Al₂O₃11%，TiO₂4%，NaF4%，ZnO2%，SnO8%，平均粒徑為2.7μm；有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按質(zhì)量比為1：3:8混合得到的混合物，其中防沉劑為聚酰胺蠟，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為吐溫80；有機(jī)溶劑為1,4-丁內(nèi)酯、丁基卡必醇和鄰苯二甲酸二丁酯三者按照質(zhì)量比為3:2:4混合后的混合物。

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按照配方將乙基纖維素、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑混合后，在50℃的水浴鍋中加熱50min，攪拌使之完全溶解后室溫冷卻，得到有機(jī)載體；

（2）按照配方將銀粉與無鉛玻璃粉加適量無水乙醇混合，攪拌并超聲分散5min后，在60℃充分干燥后，研磨分散，得到均勻分散的固體粉末；

本實施例制備得到的太陽能電池正面無鉛銀漿方阻為5.01mΩ/方，附著力6.4N，具有較好的絲網(wǎng)印刷性，燒結(jié)后的電極線條精密、平整、致密，空洞率小，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

實施例5

本實施例所述太陽能電池正面無鉛銀漿，各原料及質(zhì)量百分比為：銀粉83%，無鉛玻璃粉1.23%，有機(jī)添加劑0.27%，有機(jī)溶劑13%，乙基纖維素2.5%。

其中，銀粉為片狀銀粉和球形銀粉按照質(zhì)量比為2:3混合的混合銀粉，球形銀粉的平均粒徑為2.94μm，比表面積為0.84m²/g，振實密度為4g/cm³；片狀銀粉的平均粒徑為4.13μm，比表面積為0.6m²/g，振實密度為6.8g/cm³；無鉛玻璃粉為Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系玻璃粉，玻璃粉中各組分及質(zhì)量百分比為Bi₂O₃46%，B₂O₃18%，SiO₂11%，Al₂O₃7%，TiO₂4%，NaF4%，ZnO5%，SnO5%，平均粒徑為2.5μm；有機(jī)添加劑為防沉劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑三者按質(zhì)量比為1：4:5混合得到的混合物，其中防沉劑為聚酰胺蠟，偶聯(lián)劑為KH-570硅烷偶聯(lián)劑，表面活性劑為卵磷脂；有機(jī)溶劑為松節(jié)油。