CN101901843A - 一种导电浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域。本发明公开一种导电浆料，其包括：铝粉、有机粘结剂、有机溶剂，选择性含有玻璃粉；所述有机粘结剂为碳五石油树脂，所述玻璃粉为BaO-B₂O₃体系玻璃粉。本发明还公开了一种上述导电浆料的制备方法。本发明所提供的导电浆料，在烧结之后不会产生锈钢网带印痕，并且铝膜光滑、不起疱，硅铝层间附着力良好，并且硅片的弯曲程度小，光电转化效率高。

Description

一种导电浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅太阳能电池用导电浆料及其制备方法。

背景技术

太阳能作为一种绿色能源，以其取之不竭、无污染、不受地域资源限制等诸多优点越来越受到人们的重视。

导电浆料是制作硅基太阳能电池的主要辅助材料。硅基太阳能电池一般通过将导电浆料印刷在硅基材上，然后干燥和烧制制备电极。

导电浆料一般为银浆、铝浆。其主要成分为Ag/Al粉、玻璃粉、有机溶剂。导电浆料一般放置在不锈钢网带上进行烧结但是目前所用导电浆料在烧结之后存在弯曲现象，并且会附有网带的印痕。印痕不仅造成不美观，而且极可能造成印痕部分硅铝层结合力的下降，并导致光电转换效率的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中导电浆料烧结之后会附有不锈钢网带的印痕，从而提供了一种无印痕、且电池片结合好的导电浆料及其制备方法。

一种导电浆料，其包括：铝粉、有机粘结剂、有机溶剂，选择性含有玻璃粉；所述有机粘结剂为碳五石油树脂，所述玻璃粉为BaO-B₂O₃体系玻璃粉。

本发明还提供一种上述导电浆料的制备方法，其包括：

(1)将有机粘结剂加入到有机溶剂中，加热溶解，得到有机载体溶液；

(2)将有机载体溶液在搅拌状态下，选择性加入玻璃粉后，再加入铝粉，研磨并使其细度小于20μm。

与现有技术相比，本发明提供的导电浆料在烧结之后，电池片铝膜上不存在网带印痕，并且铝膜光滑、不起疱，硅铝层间附着力良好，并且硅片的弯曲程度小，光电转化效率高。

具体实施方式

一种导电浆料，其包括：铝粉、有机粘结剂、有机溶剂，选择性含有玻璃粉；所述有机粘结剂为碳五石油树脂，所述玻璃粉为BaO-B₂O₃体系玻璃粉。

其中，以导电浆料的总重量为基准，各组分百分含量为：

铝粉            80～85wt％

玻璃粉          0～3.0wt％

有机粘接剂      0.5～3.0wt％

有机溶剂        12～18wt％。

其中所述BaO-B₂O₃体系玻璃粉优选为：

以玻璃粉总重量为基准，所述玻璃粉包括，40～75wt％BaO、10～50wt％B₂O₃，2～8wt％CaO，2.0～6.0wt％SiO₂，0.5～4.5wt％Al₂O₃，0～5.0wt％ZnO，0～2.0wt％MgO，0～3.0wt％ZrO₂，0～2.0wt％SrO。

更优选所述玻璃粉的始熔点为700～780℃。

电池片烧结的峰值温度一般为760～860℃，玻璃粉的始熔点为700～780℃，这样可以保持玻璃粉在烧结时有充分的粘结力，最终电池片性能良好。

所述玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.05～6.0μm，更优选为0.2～3.5μm。这样既可以使烧结之后的铝膜体致密、方块电阻小，还可以使玻璃粉的混合特性良好，降低研磨工艺成本。

本发明采用BaO-B₂O₃体系玻璃粉，其膨胀系数相对较低，使玻璃粉的膨胀系数和晶体硅接近，这样可降低烧结后硅片的弯曲程度，增加硅铝层的结合力。并且其中不含有Pb元素，无污染。

BaO-B₂O₃体系玻璃粉还具有熔点高、硬度大，并且黏度相对较低，容易熔制等特点。

本发明的铝粉优选球形铝粉，其中值粒径D₅₀为3.0～6.5μm。这样既可以保证铝膜导电率，还可以保证烧结时铝膜表面不鼓疱、不起铝珠。

本发明还优选所述铝粉的表面覆盖有3-5nm的氮化铝层。

其中所述碳五石油树脂为本领域技术人员所公知的，是石油裂解所副产的碳五馏份，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的石油树脂。

本发明采用碳五石油树脂作为有机粘结剂，即使不添加玻璃粉，可以提供较强的初始粘接力，高温烧结后的铝硅层仍能形成良好的结合力。同时相比纤维素类或酚醛树脂类等有机粘接剂，在同样的固含状况下，它有粘度低、剥离粘接强度高、快粘性好、有突出的初粘性能等特点，并且它的颜色浅、价格低。采用碳五石油树脂作为有机粘接剂，在同样的初始粘接强度下，可以降低有机粘接剂的用量。

本发明所采用的有机溶剂为本领域技术人员所公知的，本发明优选松油醇、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、丁基卡必醇、松节油、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯中的两种或两种以上混合而成。

本发明的发明人意外发现，本发明所提供的导电浆料可消除烧结之后硅片表面附有不锈钢网带印痕。本发明的发明人认为，硅片表面产生不锈钢网带印痕的主要因素为：导电浆料中玻璃粉的成分以及玻璃粉的含量、Al含量。玻璃粉成分的不同会导致其始熔点、硬度等性质不同，以上因素都会影响到烧结时导电浆料与硅的结合，以及导电浆料与不锈钢网带的作用。

此外，本发明中优选铝粉的含量为80～85wt％，此含量相对传统导电浆料的含量较高，所以本发明铝背场的方块电阻较传统导电浆料也有较大程度的降低，从而硅太阳能电池的欧姆串联电阻降低及填充因子的提高，因此，太阳能电池的光电转换效率也有较大的提高。

一种上述导电浆料的制备方法，其包括：

(1)将有机粘结剂加入到有机溶剂中，加热溶解，得到有机载体溶液；

(2)将有机载体溶液在搅拌状态下，选择性加入玻璃粉后，再加入铝粉；研磨并使其细度小于20μm。

优选地，采用如下方式制备：

(1)将质量比取松油醇∶邻苯二甲酸二丁酯(DBP)∶丁基卡必醇醋酸酯＝75∶15∶10混合均匀，制成有机溶剂；将有机粘接剂加入了溶解在上述混合溶剂中，在50～80℃下使其充分溶解并搅拌均匀，得到透明均一的有机载体溶液。

(2)将有机载体溶液置于高速分散机的不锈钢罐中，一边搅拌，一边选择性加入玻璃粉，搅匀；分多次加入铝粉，每次加入先搅匀，再加下一次；全部加完后，高速搅匀；再用

的三辊研磨机进行研磨，研磨使其细度小于20μm，即可得铝导电浆料成品。

本发明中玻璃粉可以采用多种方法制备，本发明优选：将玻璃粉原料按照比例混合均匀，装入瓷坩埚中，放入硅碳棒炉，升温预热到500～600℃后保温0.5h，再升至900～1000℃，熔炼0.5～1h，水淬过滤，将得到玻璃珠装入球磨罐，控制质量比例，氧化锆球∶玻璃珠∶去离子水＝2∶1∶0.5，罐速80～120/min，球磨72h以上，过滤，烘干，得到中值粒径D₅₀为0.2～3.5μm的玻璃粉。

下面的实施例将对本发明做进一步的说明。

实施例1

(1)按照质量比取松油醇∶邻苯二甲酸二丁酯(DBP)∶丁基卡必醇醋酸酯＝75∶15∶10混合均匀，制成有机溶剂。将2重量份有机粘结剂碳五石油树脂溶于15重量份的上述有机溶剂中，加热到60℃，使其充分溶解，并搅拌均匀，得到均一澄清的有机载体溶液。

(2)将上述有机载体溶液置于高速分散机的不锈钢罐中，一边搅拌，一边加入1重量份玻璃粉(成分为60wt％BaO，25wt％B₂O₃，3.5wt％CaO，5.0wt％SiO₂，2.5wt％Al₂O₃，2.0wt％ZnO，1.0wt％MgO，1.0wt％ZrO₂；中值粒径D₅₀为1.5μm)，搅拌均匀。再分多次加入82重量份的铝粉(球形铝粉，D₅₀为4.5μm，表面覆盖有3nm氮化铝)，每次加入先搅匀，再加下一次；全部加完后，高速搅匀；最后用

的三辊研磨机进行研磨，研磨使其细度小于20μm即得导电浆料A1。

实施例2

与实施例1所不同的是：铝粉为80重量份，玻璃粉为3重量份，其余和实施例1相同。导电浆料记作A2。

实施例3

与实施例1所不同的是：铝粉为83重量份，玻璃粉为0重量份(即不添加玻璃粉)，其余和实施例1相同。导电浆料记作A3。

实施例4

与实施例1所不同的是：铝粉为85重量份，玻璃粉为0重量份(即不添加玻璃粉)，碳五石油树脂0.5重量份，有机溶剂14.5重量份，其余和实施例1相同。导电浆料记作A4。

实施例5

与实施例1所不同的是：碳五石油树脂3重量份，玻璃粉为0重量份(即不添加玻璃粉)，其余和实施例1相同。导电浆料记作A5。

实施例6

与实施例1所不同的是：玻璃粉为40wt％BaO，45wt％B₂O₃，3.5wt％CaO，5.0wt％SiO₂，2.5wt％Al₂O₃，2.0wt％ZnO，1.0wt％MgO，1.0wt％ZrO₂，其余和实施例1相同。导电浆料记作A6。

实施例7

与实施例1所不同的是：玻璃粉为75wt％BaO，10wt％B₂O₃，3.5wt％CaO，5.0wt％SiO₂，2.5wt％Al₂O₃，2.0wt％ZnO，1.0wt％MgO，1.0wt％ZrO₂，其余和实施例1相同。导电浆料记作A7。

比较例1

与实施例1所不同的是：用乙基纤维素替代碳五石油树脂，其余和实施例1相同。导电浆料记作AC1。

比较例2

与实施例1所不同的是：其中玻璃粉为PbO-B₂O₃-V₂O₅体系，具体组成为45wt％PbO，25wt％B₂O₃，2.0wt％V₂O₅，20wt％SiO₂，5.0wt％Al₂O₃，3.0wt％ZnO，其余和实施例1相同。导电浆料记作AC2。

比较例3

与实施例1所不同的是：其中玻璃粉为Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂体系，具体组成为65wt％Bi₂O₃，20wt％B₂O₃，8wt％SiO₂，5.0wt％Al₂O₃，2.0wt％ZnO，其余和实施例1相同。导电浆料记作AC3。

性能测试

浆料粘度：按照GB/T17473.5-1998规定的方法进行，用NDJ-79旋转式粘度计，75转/分钟，在25℃条件下测定。测试结构见表1。

以下测试所用电池片的制备：

将导电浆料A1-A7以及AC1-AC3，采用280目网板丝网分别印刷在单晶硅片(规格：125×125mm，腐蚀前厚度为200μm，印刷前厚度为180μm)上。印刷重量为每片用浆1.1克，烘干温度为150℃，烘干时间为5分钟，再入隧道炉烧结，预热温度为200～400℃，时间为50秒，峰值温度为760～860℃，时间为20秒。出炉后即得太阳能电池片。

电池片方块电阻：采用GB/T17473.3-1998规定的方法进行，用分辨率为0.001欧姆的数显万用表测定，单位为毫欧姆/口。测试结构见表1。

电池片附着力：室温条件下，用自来水浸泡7天，铝膜不脱落或用钝器轻刮不脱落。测试结构见表1。

电池片弯曲程度：电池片的弯曲程度用游标卡尺测量，单位为mm。测试结构见表1。

铝膜表面状况：凭感官检查，观察是否有不锈钢网带印痕，铝膜表面状况，是否光滑、有无铝珠。测试结构见表1。

光电转化效率：用太阳能电池片光电转化效率专用测试仪器测试。测试结构见表1。

表1

从表1可以看出，实施例的导电浆料A1-A7烧结之后完全没有不锈钢网带印痕，对比例AC2有严重的网带印痕，AC1、AC3有轻微的网带印痕，并且AC1边缘有少许脱落。并且还可以看出，实施例的电池片相对对比例电池片的弯曲程度小，光电转化效率高。而且铝膜表面均光滑、不起珠、不起疱。

Claims (9)

1.一种导电浆料，其包括：铝粉、有机粘结剂、有机溶剂，选择性含有玻璃粉；所述有机粘结剂为碳五石油树脂，所述玻璃粉为BaO-B₂O₃体系玻璃粉。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：各组分百分含量为：

铝粉            80～85wt％

玻璃粉          0～3.0wt％

有机粘接剂      0.5～3.0wt％

有机溶剂        12～18wt％。

3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：以玻璃粉总重量为基准，所述玻璃粉包括，40～75wt％BaO、10～50wt％B₂O₃，2～8wt％CaO，2.0～6.0wt％SiO₂，0.5～4.5wt％Al₂O₃，0～5.0wt％ZnO，0～2.0wt％MgO，0～3.0wt％ZrO₂，0～2.0wt％SrO。

4.根据权利要求3所述的导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉的始熔点为700～780℃。

5.根据权利要求3所述的导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.2～3.5μm。

6.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述铝粉为球形铝粉，其中值粒径D₅₀为3.0～6.5μm。

7.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述铝粉的表面覆盖有3-5nm的氮化铝层。

8.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于：所述有机溶剂选自松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、松节油、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯中的两种或两种以上混合而成。

9.一种权利要求1所述的导电浆料的制备方法，其包括：

(1)将有机粘结剂加入到有机溶剂中，加热溶解，得到有机载体溶液；

(2)将有机载体溶液在搅拌状态下，选择性加入玻璃粉后，再加入铝粉；研磨并使其细度小于20μm。