CN102364583A - 无铅晶体硅太阳能电池背面银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：该浆料由以下质量百分比的各组分制备：银粉55%～84%，改性有机粘合剂15%～38%，无机粘合剂1%～10%。本发明还公开一种上述晶体硅太阳能电池背面银浆的制备方法。本发明具有不含有铅等有毒物质，对人体危害性小且能使得银电极与硅基片之间附着力强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池用的背面银浆技术领域，具体的说是一种无铅晶体硅太阳能电池背面银浆及其制备方法。
背景技术
随着世界各国对环境的不断重视以及传统能源的日益短缺，近年来，以晶体硅太阳能电池为代表的光伏产业得到了迅猛的发展。晶体硅太阳能电池背面银浆是太阳能电子浆料中的主要组成部分, 作为太阳能电池的背电极使用，主要起到收集电流的作用。
晶体硅太阳能电池背面银浆主要由银粉、有机粘合剂和无机粘合剂组成。银粉作为浆料中的功能相,起到导电的作用。由于背面银电极需要和金属焊条焊在一起串联成组件，因此，电极的可焊性和附着力成了银浆的重要性能参数。
但是，目前市场上主流的晶体硅太阳能电池背场银浆，却存在以下缺点和不足：
⑴ 浆料中的有机粘合剂含有毒性物质，一般常见的有毒物质有Pb、Cr等，制备过程中挥发严重，效率低下，对人体危害性大；
⑵ 无机粘合剂金属玻璃粉含有铅等有毒元素，对环境和人体都有一定程度的毒害；
⑶ 银电极与硅基片之间附着力不强，电池片报废率高。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不含有铅等有毒物质，对人体危害性小且能使得银电极与硅基片之间附着力强的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，该浆料由以下质量百分比的各组分制备：银粉55%～84%，改性有机粘合剂15%～38%，无机粘合剂1%～10%。
本发明所使用的银粉为纯度99.9～99.99%、平均粒径为0.5～2.0μm的球形银粉。
本发明上述的改性有机粘合剂由质量百分比为35%～50%的松油醇，5%～20%的苯甲醇，5%～20%的丁基卡必醇醋酸酯，1%～5%的氢化蓖麻油，1%～15%的乙基纤维素，1%～10%的有机硅化合物，1%～5%的山梨醇酐硬脂酸酯及0%～5%添加剂制备而成。
上述的有机硅化合物主要为聚醚类改性有机硅（如改性聚二甲基硅氧烷）。
上述的添加剂主要为一些行业常规使用的表面活性剂（如司班80、司班85、吐温等）、流平剂（如303聚氨酯流平剂等）、成膜剂（如十二碳醇酯、苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等）等。
本发明上述的无机粘合剂（无铅玻璃粉）由质量百分比10%～30%的B2O3，20%～50%的Bi2O3，5%～20%的SiO2，10%～20%的Al2O3，5%～10%的ZnO，2%～8%的V2O5，1%～5%的ZrO制备而成。
本发明提供上述无铅晶体硅太阳能电池背场银浆的制备方法，制备步骤为：
（1）改性有机粘合剂的制备：按配方比例称取配置改性有机粘合剂的原料，混合均匀，在80～150℃温度下边加热边搅拌的溶解方式，时间为60～120min得到透明的改性有机粘合剂；
（2）无机粘合剂的制备：按配方比例称取配置无机粘合剂的原料混合均匀后，在烘箱中145~155℃干燥1.5~2.5h；然后在1000～1400℃温度下熔炼0.8~1.2h，水淬（行业术语）后烘干，再球磨3～6h，烘干得到平均粒径为10μm以下的无铅玻璃粉；
（3）按配方，将银粉、步骤（1）制备的改性无机粘合剂、步骤（2）制备的无铅玻璃粉，混合均匀后，研磨轧浆2～5次后得到细度为12μm以下的背场银浆。
本发明上述的研磨轧浆为采用三辊研磨机进行的研磨轧浆。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆不含铅、铬等毒性大、污染强的物质，对人体和环境危害性小。
2.本发明制备的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆与硅基片之间附着力强，可焊性好，电池片报废率低。
3.本发明的制备方法简单，制备成本低，更利于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅示例说明。
本发明的原料为市购常规原料，设备为行业常规设备。
实施例1
1、银粉
物理气相法自制纯度为99.95%的球形银粉，平均粒径为0.86μm。
2、改性有机粘合剂的制备
称取50%的松油醇，17%的苯甲醇，20%的丁基卡必醇醋酸酯，5%的乙基纤维素，3.5%的有机硅化合物，2%的氢化蓖麻油，2.5%的山梨醇酐硬脂酸酯，以上各物混合后加热至80～100℃溶解100min，得到透明的具有良好润滑性、印刷性的胶体。
3、无铅玻璃粉的制备
由质量百分比25%的B2O3，40%的Bi2O3，15%的SiO2，10%的Al2O3，6%的ZnO，2%的V2O5，2%的ZrO制备而成。用混料机混合均匀后，装入陶瓷坩埚内，在烘箱中150℃干燥2h，放入马弗炉中，1000～1200℃熔炼1h，水淬（行业常规的水淬工艺，实施例2-3亦同）后烘干，再用行星球磨机3h，烘干得到5μm以下的无铅金属玻璃粉。
4、背银浆料的制备
按质量百分比67%的银粉，28%的改性有机粘合剂，5%的无机粘合剂，混合均匀后用三辊研磨机轧浆3次后，得到细度≤12μm，粘度88kcps的背银浆料。
将上述浆料用280目丝网印刷于125mm×125mm单晶硅片上（厚度180±5μm）,共印刷300片，经烘干、烧结后测试其电性能，得到平均值如下表1：
表1 实施例1制备样品经烘干、烧结后测试的电性能
外观性能优良，拉力测试结果为附着力大于5N。
实施例2
1、银粉
物理气相法自制纯度为99.95%的球形银粉，平均粒径为0.86μm。
2、改性有机粘合剂的制备
48%的松油醇，17%的苯甲醇，18.5%的丁基卡必醇醋酸酯，8%的乙基纤维素，1.5%的有机硅化合物，3.5%的山梨醇酐硬脂酸酯，1.5%的氢化蓖麻油，2%添加剂以上各物混合后加热至80～100℃溶解100min，得到透明的具有良好润滑性、印刷性的胶体。
3、无铅玻璃粉的制备
15%的B2O3，45%的Bi2O3，12%的SiO2，15%的Al2O3，6%的ZnO，5%的V2O5，2%的ZrO制备而成。用混料机混合均匀后，装入陶瓷坩埚内，在烘箱中150℃干燥2h，放入马弗炉中，1000～1200℃熔炼1h，水淬后烘干，再用行星球磨机3h，烘干得到10μm以下的无铅金属玻璃粉。
4、背面银浆料的制备
按质量百分比70%的银粉，22%的改性有机粘合剂，8%的无机粘合剂，混合均匀后用三辊研磨机轧浆3次后，得到细度≤12μm，粘度68kcps的背面银浆料。
将上述浆料用280目丝网印刷于125mm×125mm单晶硅片上（厚度180±5μm）,共印刷300片，经烘干、烧结后测试其电性能，得到数据如下表2：
表2 实施例2制备样品经烘干、烧结后测试的电性能
外观性能优良，拉力测试结果为附着力大于5.5N。
实施例3
1、银粉
物理气相法自制纯度为99.95%的球形银粉，平均粒径为0.10μm。
2、改性有机粘合剂的制备
49%的松油醇，18%的苯甲醇，16.5%的丁基卡必醇醋酸酯，7.5%的乙基纤维素，1.5%的有机硅化合物，3.5%的山梨醇酐硬脂酸酯，1.0%的氢化蓖麻油，3%添加剂，以上各物混合后加热至80～100℃溶解100min，得到透明的具有良好润滑性、印刷性的胶体。
3、无铅玻璃粉的制备
12%的B2O3，50%的Bi2O3，8%的SiO2，12%的Al2O3，6%的ZnO，8%的V2O5，4%的ZrO制备而成。用混料机混合均匀后，装入陶瓷坩埚内，在烘箱中150℃干燥2h，放入马弗炉中，1000～1200℃熔炼1h，水淬后烘干，再用行星球磨机3h，烘干得到10μm以下的无铅金属玻璃粉。
4、背面银浆料的制备
按质量百分比70%的银粉，26.5%的改性有机粘合剂，3.5%的无机粘合剂，混合均匀后用三辊研磨机轧浆3次后，得到细度≤12μm，粘度68kcps的背面银浆料。
将上述浆料用280目丝网印刷于125mm×125mm单晶硅片上（厚度180±5μm）,共印刷300片，经烘干、烧结后测试其电性能，得到数据如下表3：
表3 实施例3制备样品经烘干、烧结后测试的电性能
外观性能优良，拉力测试结果为附着力大于9.0N。
Claims (10)
1.一种无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：该浆料由以下质量百分比的各组分制备：银粉55%～84%，改性有机粘合剂15%～38%，无机粘合剂1%～10%。
2.根据权利要求1所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：所述的银粉为纯度99.9～99.99%、平均粒径为0.5～2.0μm的球形银粉。
3.根据权利要求1所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：所述的改性有机粘合剂由质量百分比为35%～50%的松油醇，5%～20%的苯甲醇，5%～20%的丁基卡必醇醋酸酯，1%～5%的氢化蓖麻油，1%～15%的乙基纤维素，1%～10%的有机硅化合物， 1%～5%的山梨醇酐硬脂酸酯及0%～5%添加剂制备而成。
4.根据权利要求3所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：所述的有机硅化合物为聚醚类改性有机硅。
5.根据权利要求3所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：所述的添加剂为行业常规使用的表面活性剂、流平剂、成膜剂。
6.根据权利要求1所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆，其特征在于：所述的无机粘合剂由质量百分比10%～30%的B2O3，20%～50%的Bi2O3，5%～20%的SiO2，10%～20%的Al2O3，5%～10%的ZnO，2%～8%的V2O5，1%～5%的ZrO制备而成。
7.一种权利要求1所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆的制备方法，其特征在于：制备步骤为：
（1）改性有机粘合剂的制备：按配方比例称取配置改性有机粘合剂的原料，混合均匀，在80～150℃温度下边加热边搅拌的溶解方式，时间为60～120min得到透明的改性有机粘合剂；
（2）无机粘合剂的制备：按配方比例称取配置无机粘合剂的原料混合均匀后，在烘箱中145~155℃干燥1.5~2.5h；然后在1000～1400℃温度下熔炼0.8~1.2h，水淬后烘干，再球磨3～6h，烘干得到平均粒径为10μm以下的无机粘合剂；
（3）按配方，将银粉、步骤（1）制备的改性无机粘合剂、步骤（2）制备的无铅玻璃粉，混合均匀后，研磨轧浆2～5次后得到细度为12μm以下的背面银浆。
8.根据权利要求7所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性有机粘合剂配方比例为：由质量百分比为35%～50%的松油醇，5%～20%的苯甲醇，5%～20%的丁基卡必醇醋酸酯，1%～5%的氢化蓖麻油，1%～15%的乙基纤维素，1%～10%的有机硅化合物， 1%～5%的山梨醇酐硬脂酸酯及0%～5%添加剂制备而成。
9.根据权利要求7所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的无机粘合剂配方比例为：由质量百分比10%～30%的B2O3，20%～50%的Bi2O3，5%～20%的SiO2，10%～20%的Al2O3，5%～10%的ZnO，2%～8%的V2O5，1%～5%的ZrO制备而成。
10.根据权利要求7所述的无铅晶体硅太阳能电池背面银浆的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的按配方为：由以下质量百分比的各组分制备：银粉55%～84%，改性有机粘合剂15%～38%，无机粘合剂1%～10%。
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