CN101894599A - 一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法 - Google Patents

一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，通过使用环保型硼锌铋系列玻璃粉作为无机粘结剂，环保型有机试剂和树脂作为稀释剂和有机粘合剂，制备的浆料不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr(Ⅵ)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及符合欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，做到了真正意义上的环保，有利于国产晶体硅太阳能电池及其原料的出口。

Description

一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法
技术领域：
本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法。
背景技术：
太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术，成为世界各国竞相研究应用的热点。最近10年以每年平均30％的速度递增，最近3年更是以每年50％以上的速度高速增长。太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，一枝独秀，市场份额达90％，大面积商品化太阳电池效率可达到18-19％。其次是非晶硅薄膜太阳电池发展迅速，市场份额占到6-7％。其他的如CIGS、砷化镓等处于产业化的初期，市场份额较小(参见下表)。
  电池种类   晶体硅(单晶、多晶)   非晶硅   铜铟硒   其他
  最高效率   24％   13％   18％
  商品化效率   18-19％   6-8％   11-12％
  市场份额   90％以上   6-7％   很小   很小
目前的光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。
背电场银浆是太阳能电池背电极的重要材料，通过丝网印刷的方法专门用在晶体硅太阳能电池的硅片背面，形成附着力强、低欧姆接触电阻的背电极栅线。电子浆料行业的环保标准遵循欧盟的RoHS指令(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，晶体硅太阳能电池背电场银浆目前国内年使用量在150吨以上，而且随着光伏产业的爆炸式增长，现有的含铅背电场银浆对环境的污染越来越大，它的使用将逐步受到限制，本发明的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆可以替代现有的含铅银浆，其市场前景可谓广阔。
发明内容：
本发明的目的是提供一种可用于丝网印刷的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，本背电场银浆完全符合欧盟RoHS的环保要求(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC)，是目前普遍使用的非环保(含铅)背电场银浆的理想取代物。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：硼锌铋系列玻璃粉的制备
按照下列原料组成及其质量百分比称重：
Bi2O3 45-55％；ZnO 20-30％；B2O3 20-25；Al2O3 0-4％；SiO2 0.5-4％；CaO 0-4％；TiO2 0-4％；
将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围：900-1200℃，保温时间：30-60分钟，将熔化后的混合物使用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经200-400目过筛得到硼锌铋系列玻璃粉备用；
步骤B：有机粘合剂的制备
按质量份数计，取乙基纤维素0.8-1.2份，环氧树脂0.3-0.7份，酚醛树脂0.3-0.7份，加入7-9份溶剂加热到90-120℃，充分搅拌至完全溶解后制成淡黄色透明有机粘合剂；
步骤C：按质量份数计，取步骤A得到的硼锌铋系列玻璃粉0.1-0.5份，步骤B得到的有机粘合剂1.4-1.6份，及平均粒径范围0.2-1um超细银粉6.5-7.5份充分研磨；
步骤D：经步骤C研磨至外观细腻，均匀无颗粒后，按质量份数计，加入步骤B得到的有机粘合剂0.6-0.8份，稀释剂0.4-0.6份搅拌均匀，即可制成环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆。
步骤B中所述的溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。
步骤D中所述的稀释剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。
本发明提供的背电场银浆是使用环保玻璃粉作为粘结剂，环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂，制备的银浆不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及符合欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，做到了真正意义上的环保，有利于国产太阳能电池及其原料的进出口。
具体实施方式：
一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：硼锌铋系列玻璃粉的制备
按照下列原料组成及其质量百分比称重：
Bi2O3 45-55％；ZnO 20-30％；B2O3 20-25；Al2O3 0-4％；SiO2 0.5-4％；CaO 0-4％；TiO2 0-4％；
将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围：900-1200℃，保温时间：30-60分钟，将熔化后的混合物使用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经200-400目过筛得到硼锌铋系列玻璃粉备用；这样制得的玻璃粉不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质。
步骤B：有机粘合剂的制备
按质量份数计，取乙基纤维素0.8-1.2份，环氧树脂0.3-0.7份，酚醛树脂0.3-0.7份，加入7-9份溶剂加热到90-120℃，充分搅拌至完全溶解后制成淡黄色透明有机粘合剂；
步骤C：按质量份数计，取步骤A得到的硼锌铋系列玻璃粉0.1-0.5份，步骤B得到的有机粘合剂1.4-1.6份，及平均粒径范围0.2-1um超细银粉6.5-7.5份充分研磨；
步骤D：经步骤C研磨至外观细腻，均匀无颗粒后，按质量份数计，加入步骤B得到的有机粘合剂0.6-0.8份，稀释剂0.4-0.6份搅拌均匀，即可制成环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆。
步骤B中所述的溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。
步骤D中所述的稀释剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。
具体实施例见下表(原料用量以质量份数计)：
Figure GDA0000022679390000051
本发明所制备的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆性能如下：
浆料最大细度≤15um，平均细度≤10um，固体含量66-80％，粘度150-300kcps(BROOKFIELD DV-II粘度计+14#转子，10RPM)，烧结温度760-900℃。使用该背电场银浆印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。

Claims (3)

1.一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：硼锌铋系列玻璃粉的制备
按照下列原料组成及其质量百分比称重：
Bi2O345-55％；ZnO 20-30％；B2O320-25；Al2O30-4％；SiO20.5-4％；CaO 0-4％；TiO20-4％；
将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围：900-1200℃，保温时间：30-60分钟，将熔化后的混合物使用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经200-400目过筛得到硼锌铋系列玻璃粉备用；
步骤B：有机粘合剂的制备
按质量份数计，取乙基纤维素0.8-1.2份，环氧树脂0.3-0.7份，酚醛树脂0.3-0.7份，加入7-9份溶剂加热到90-120℃，充分搅拌至完全溶解后制成淡黄色透明有机粘合剂；
步骤C：按质量份数计，取步骤A得到的硼锌铋系列玻璃粉0.1-0.5份，步骤B得到的有机粘合剂1.4-1.6份，及平均粒径范围0.2-1um超细银粉6.5-7.5份充分研磨；
步骤D：经步骤C研磨至外观细腻，均匀无颗粒后，按质量份数计，加入步骤B得到的有机粘合剂0.6-0.8份，稀释剂0.4-0.6份搅拌均匀，即可制成环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆。
2.根据权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于：步骤B所述溶剂为包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于：步骤D所述稀释剂为包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物。
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