CN102237415A - 一种太阳能电池导电浆料 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，具体公开了一种太阳能电池导电浆料。该导电浆料包括有机载体、以及分散在有机载体中固体粉末，所述固体粉末包括导电银粉和玻璃粉；导电银粉为片状银粉；导电银粉占固体粉末的92～99wt％，导电银粉占导电浆料的35～60wt％。本发明克服本领域技术人员关于银含量低电学性能差的偏见，降低导电浆料中的银含量也可以得到较好的电学性能。并且本发明的太阳能电池导电浆料银含量低，粘度适中，利于丝网印刷，烧结后外观良好，无砂眼、针孔等现象，较之常见的高银含量的银浆，由该太阳能电池导电浆料制备得到的太阳能电池光电转化效率优异。单晶硅片光电转换效率超过17.50％。

Description

一种太阳能电池导电浆料

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池导电浆料。

背景技术

太阳能电池作为一种绿色能源，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电池片上，然后干燥和烧制制备电极。导电浆料一般含有导电金属粉末、玻璃粉及有机载体。

太阳能电池背电场所用导电浆料一般为导电银浆，而现有的导电银浆中的银粉含量基本在70-85％，有的甚至更高。银粉的价格比较昂贵，这导致了导电浆料的成本较高。另外，高固含的银浆在丝网印刷过程中容易形成砂眼、针孔等缺陷，影响外观，且不利于下一步的焊接组装。

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中成本高、制成的电极易出现砂眼、针孔等缺点，从而提供一种了一种成本低、制成电极无砂眼、针孔的太阳能电池导电浆料。

一种太阳能电池导电浆料，其包括有机载体、以及分散在有机载体中固体粉末，所述固体粉末包括导电银粉和玻璃粉；所述导电银粉为片状银粉；所述导电银粉占固体粉末的92～99wt％，所述导电银粉占导电浆料的35～60wt％。

本发明的导电浆料使用片状银粉以及调节导电银粉在固体粉末中比例，发现降低导电银粉在导电浆料中的比例，并没有影响导电浆料的电学性能，而且其光电转化效率还有所提高，同时导电银粉在导电浆料中比例下降，成本降低，进而增强太阳能电池的市场竞争优势。并且本发明的太阳能电池导电浆料银含量低，粘度适中，利于丝网印刷，烧结后外观良好，无砂眼、针孔等现象，较之常见的高银含量的银浆，单晶硅片光电转换效率超过17.50％。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种太阳能电池导电浆料，其包括有机载体、以及分散在有机载体中固体粉末，固体粉末包括导电银粉和玻璃粉；导电银粉为片状银粉；导电银粉占固体粉末的92～99wt％，导电银粉占导电浆料的35～60wt％。

优选情况下，本发明的导电银粉占固体粉末的96～98wt％，导电银粉占导电浆料的40～55wt％。

其中，本发明的导电银粉为片状银粉，可以通过商购得到。片状银粉的好处是片状银粉具有更高的堆积密度，可以提供更加优异的导电性；同时烧结后表面更加光滑，利于后期的焊接组装。

本发明优选导电银粉的中值粒径D₅₀为2.5～3.5μm。优选其振实密度为4.0～5.0g/cm²。

其中，玻璃粉为本领技术人员所公知的一类物质，一般由各种金属氧化物或者其他氧化物组成的混合物通过熔融、水淬、球磨、烘干制得粉末。

本发明的玻璃粉的中值粒径优选为2-4μm。

本发明玻璃粉优选包括氧化铅、氧化铋、三氧化二硼、二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化锌，氧化镁、氧化锆、氧化锶中的两种或两种以上。

更优选包括Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、ZnO、Al₂O₃。

更优选以玻璃粉的总重量为基准，各组分的含量如下：60-70wt％Bi₂O₃、5-20wt％B₂O₃、5-10wt％SiO₂、3-8wt％ZnO、1-5wt％Al₂O₃。

本发明还优选导电银粉与玻璃粉的粒径差为0～1.5μm。

其中，有机载体为有机溶剂以及助剂或者其他添加剂组成。主要作用充当有机粘结剂。

本发明优选有机载体包括纤维素、环氧树脂、触变剂、表面活性剂和有机溶剂。

有机载体中的纤维素为本领域技术人员所公知的，例如甲基纤维素、乙基纤维素等、丙基纤维素、丁基纤维素等。

环氧树脂亦为本领域技术人员所公知的，例如双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂等；

触变剂的作用是为浆料提供良好的触变性能，提升丝网印刷的过网性能，改善漏网现象和储存时的沉淀现象。常用的触变剂有十六醇、司班85、氢化蓖麻油中的一种或几种；

表面活性剂的作用是调节浆料的表面性能及粘度。本发明的表面活性优选选自油酸、硬脂酸、卵磷脂中的一种或几种。

本发明的有机溶剂优选选自丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、磷酸三丁酯、苯甲醇、蓖麻油、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯中一种或几种。

有机载体中的各种组分均可以自己制备或者通过商购获得。

有机载体的制备为本领域所公知的。本发明优选在搅拌的情况下，依次将将合成树脂和纤维素等匀速缓慢加入到有机溶剂中，保持60～70℃水浴，使其充分溶解，得到透明均一的有机载体。

本发明的导电浆料的制备方法为本领域人员所公知的。将有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，一边搅拌，一边加入玻璃粉，搅匀；然后分2-3次将导电银粉分加入到有机载体中。每次加入后搅匀，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10-15次，使细度达到15μm以下，即可得到本发明所述的太阳能电池导电浆料。

本领域技术人员通常认为：导电浆料中含银量越高，电学性能就越好；银含量低，电学性能差。但是本发明的发明人意外发现：使用片状银粉以及调节导电银粉在固体粉末中比例，发现适当降低导电银粉在固体粉末中的比例，并没有影响导电浆料的电学性能，而且其光电转化效率还有所提高，同时银粉在导电浆料中比例下降，成本降低。通过发明人的不断试验，当导电银粉在固体粉末中的比例为92～99wt％时，完全满足太阳能电池片的电学性能要求，并且达到了较为理想的效果。本发明克服了本领技术人员的偏见，降低导电浆料中的银含量可以得到较好的电学性能。并且本发明的太阳能电池导电浆料银含量低，粘度适中，利于丝网印刷，烧结后外观良好，无砂眼、针孔等现象，较之常见的高银含量的银浆，由该太阳能电池导电浆料制备得到的太阳能电池光电转化效率优异。单晶硅片光电转换效率超过17.50％。

以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。

以下实施例中用γ值来表示导电银粉在固体粉末中的含量。

实施例1

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将50重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入1.5重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入48.5重量份(即γ值为0.97)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例2

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将48.0重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入2.0重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入50.0重量份(即γ值为0.96)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例3

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将52.0重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入1.0重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入47.0重量份(即γ值为0.98)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例4

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：9wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、83wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将55.0重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入3.6重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入41.4重量份(即γ值为0.92)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例5

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：11wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、80wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将45.0重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入0.6重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入54.4重量份(即γ值为0.99)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例6

导电银粉：中值粒径为3.1μm、振实密度为4.0g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将50重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入1.5重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入48.5重量份(即γ值为0.97)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例7

导电银粉：中值粒径为2.0μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将50重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入1.5重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入48.5重量份(即γ值为0.97)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

实施例8

导电银粉：中值粒径为3.5μm、振实密度为4.3g/cm²的片状银粉。

玻璃粉：65wt％Bi₂O₃、20wt％B₂O₃、8wt％SiO₂、6wt％ZnO、1wt％Al₂O₃。玻璃粉中值粒径D₅₀为3.5μm。

有机载体：10wt％乙基纤维素、6wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、82wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。

将50重量份的有机载体置于高速分散机的不锈钢罐中，在搅拌的情况下加入1.5重量份的玻璃粉，然后以500r/min的转速搅拌30min。加入48.5重量份(即γ值为0.97)导电银粉，分三次加入，搅拌60min，然后以1500r/min的转速高速搅拌30min。将搅拌后的混合物用

的三辊研磨机研磨10次，采用细度计检测其细度，要求达到15μm以下。

对比例1

与实施例1所不同的是：导电银粉为球形银粉，导电浆料中导电银粉占75.0wt％、玻璃粉占7.0wt％、有机载体18.0wt％。

有机载体：8wt％乙基纤维素、5wt％环氧树脂、1wt％十六醇、1wt％卵磷脂、85wt％有机溶剂(丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油以50∶20∶20∶5∶5的重量比混合而成)。其他部分同实施例1。

对比例2

与实施例1所不同的是：导电银粉为球形银粉，导电浆料中导电银粉占49.5wt％、玻璃粉占5.5wt％(即γ值为0.90)、有机载体45.0wt％。其他部分同实施例1。

性能测试

单晶硅片规格：125×125mm，厚度为200μm(腐蚀前)，印刷前厚度为180μm，印刷丝网目数为280目。

背电极采用实施例1-8以及对比例1-2的导电浆料，正电场采用ferro公司的产品，铝浆采用53102牌号。

印刷背面银电极浆料每片用浆0.10g，烘干温度为100～150℃约5min。在印刷正面电极后，过隧道炉烧结，烧结温度为810～930℃，温度成梯度分布，烧结时间为2min，峰值温度时间约为2s。最后制成太阳能电池片。

外观检测：

用4倍放大镜观察太阳能电池上的背电极表面是否有砂眼、针孔或其他不良现象。测试结果见表1。

附着力测试：

在25℃下，用自来水将太阳能电池片浸泡7天，观察背电极金属膜或线条是否脱落。测试结果见表1。

光电转化效率测试：

电池片的转化效率用太阳能电池片专用测试仪器，如单次闪光模拟器进行测试。测试条件为标准测试条件(STC)：光强：1000W/m²；光谱：AM1.5；温度：25℃。测试方法按照IEC904-1进行。

表1

实施例	γ值	银含量	外观	附着力	光电转换效率
						实施例1	0.97	48.5％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.61％
实施例2	0.96	50.0％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.58％
						实施例3	0.98	47.0％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.56％
实施例4	0.92	41.4％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.51％
						实施例5	0.99	54.4％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.53％
实施例6	0.97	48.5％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.55％
						实施例7	0.97	48.5％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.56％
实施例8	0.97	48.5％	光滑、无砂眼、无针孔	银层不脱落	17.53％
						对比例1	0.91	75.0％	粗糙，有砂眼	银层不脱落	17.37％
对比例2	0.90	49.5％	光滑、无砂眼、无针孔	轻微脱落	17.30％

从表1可以看出，实施例1-8相对对比例1-2，降低了导电银粉的使用量，但是其外观以及附着力和电学性能都没有降低，反而外观光滑、无砂眼、无针孔，附着力良好，光电转化效率还得到了提升。从而可以说明，本发明不仅可以有效降低导电浆料的成本，而且还提高电极的外观以及附着力、光电转化效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池导电浆料，其包括有机载体、以及分散在有机载体中固体粉末，所述固体粉末包括导电银粉和玻璃粉；

所述导电银粉为片状银粉；所述导电银粉占固体粉末的92～99wt％，所述导电银粉占导电浆料的35～60wt％。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述导电银粉占固体粉末的96～98wt％，所述导电银粉占导电浆料的40～55wt％。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述导电银粉的中值粒径D₅₀为2.5～3.5μm。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述导电银粉的振实密度为4.0～5.0g/cm²。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述导电银粉与所述玻璃粉的粒径差为0～1.5μm。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述有机载体占导电浆料的40～57wt％。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉包括氧化铅、氧化铋、三氧化二硼、二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化锌，氧化镁、氧化锆、氧化锶中的两种或两种以上。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：以玻璃粉的总重为基准，所述玻璃粉包括：60-70wt％Bi₂O₃、5-20wt％B₂O₃、5-10wt％SiO₂、3-8wt％ZnO、1-5wt％Al₂O₃。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：所述有机载体包括纤维素、环氧树脂、触变剂、表面活性剂和有机溶剂。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池导电浆料，其特征在于：以有机载体的总量为准，纤维素占2～11wt％，合成树脂占0.5～8wt％，触变剂占0.2～2.5wt％，表面活性剂占0.2～2.0wt％，有机溶剂占80～98％。