CN102522140A - 一种硅基太阳能电池用铝银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅基太阳能电池用铝银浆及其制备方法，其特点是，按质量百分含量计组成为：铝粉10～30％、无机粘结剂1～6％、有机载体5～20％、消泡剂2～5％、表面活性剂3～10％，余量为银粉。本发明的有益效果是：1、上述的铝银浆制备过程中不加入任何含铅、镉等有害元素，符合对现代电子元器件的制备原材料的环保要求；2、制备的铝银浆比纯银浆料的价格更便宜，达到了降低硅基太阳能电池制造成本的目的；3、本发明中的有机溶剂载体是将不同沸点及挥发速度的溶剂按照一定比例配置在一起，制备过程中依次加入了消泡剂、表面活性剂，使银铝浆在印刷、溜平、烧结等过程中逐次挥发，使烧结后的浆料与硅基片连接牢靠。

Description

一种硅基太阳能电池用铝银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅基太阳能电池用铝银浆及其制备方法。

背景技术

近年来，随着煤炭、石油、天然气等常规能源的日益紧张，开发可再生的绿色能源迫在眉睫，各国纷纷斥巨资开发新能源和颁布相关的绿色能源发展促进法规，太阳能光伏产业就得到了迅速发展，其中应用于此行业的铝银浆作为太阳能电池背场使用的电子浆料之一，市场需求也在不断的扩展之中。

铝银浆在硅基太阳能电池制造方面主要用作电极材料，随着太阳能电池制造技术的迅速发展，以及要求的转化效率的提高和适用寿命的延长，相应的对电极浆料的要求也越来越高。硅基太阳能电池用铝银浆由铝粉、银粉、无机粘结剂、有机载体和其它助剂组成，其中铝粉和银粉是主要的功能相，其性能决定最终的浆料的电性能，无机粘结剂主要起粘结作用，成份一般为玻璃粉，有机载体和其它助剂主要起改善浆料的印刷性能的作用。

目前，在硅基太阳能电池制造方面，用作电极的电子浆料主要有铝浆、银浆和铝银浆三种，三种浆料的主要原料不同，性能差异很大，银浆主要做栅线，铝银浆和铝浆主要制作背电极。铝浆制备技术国内已经出现大小几家生产厂家，产品质量比较稳定，但是铝银浆和银浆的制备技术一直没有得到突破，市场上的产品还是以进口为主，主要没能解决生产烧结工艺中的共烧稳定性，使用浆料后电池的性能不稳定。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种导电性能好、附着力强、印刷性能好，并且具有优异共烧稳定性的硅基太阳能电池用铝银浆；

本发明的目的之二是提供一种上述银浆的制备方法。

一种硅基太阳能电池用铝银浆，其特别之处在于，按质量百分含量计组成为：铝粉10～30％、无机粘结剂1～6％、有机载体5～20％、消泡剂2～5％、表面活性剂3～10％，余量为银粉。

其中银粉为纯度不低于99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉；铝粉为纯度不低于99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。

其中无机粘结剂为粒径2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉；消泡剂为十二烷基磺酸钠、1，4-二羟基磺酸胺或乙烯基二苯甲烷；表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、乳酸单甘油酯或磷酸三酯。

其中有机载体为在60～80℃温度条件下恒温加热按质量百分比将20～46％的有机树脂溶入54～80％的溶剂中，然后经250目标准筛过滤即得到有机载体；其中有机树脂为乙基纤维素、甲基纤维素或它们的混合物；其中溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸乙酯和松油醇中的至少一种。

一种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

(1)首先制备有机载体：按权利要求4的配比称量有机树脂和溶剂，混合后在60～80℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

(2)然后按权利要求1至4中任意一项的配比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和制得的有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混；

(3)最后按按权利要求1至4中任意一项的配比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中再次混合，然后轧制到规定的细度不超过5um，然后经过300目标准筛滤得一种硅基太阳能电池用铝银浆。

硅基太阳能电池用铝银浆及其制备过程的有益效果是：1、上述的铝银浆制备过程中不加入任何含铅、镉等有害元素，符合欧盟、美国等以及我国对现代电子元器件的制备原材料的环保要求；2、制备的铝银浆比纯银浆料的价格更便宜，达到了降低硅基太阳能电池制造成本的目的，取得了良好的经济效果；3、本发明中的有机溶剂载体是将不同沸点及挥发速度的溶剂按照一定比例配置在一起，制备过程中依次加入了消泡剂、表面活性剂，使银铝浆在印刷、溜平、烧结等过程中逐次挥发，不宜形成气孔、裂缝等缺陷，使烧结后的浆料与硅基片连接牢靠，达到了一次共烧的目的，保证了共烧的稳定性；4、在制备的过程中所用的是现有的浆料的生产设备，故在浆料的生产加工过程中不需要另外进行新的投资，同时有利于环境保护和含有此铝银浆的电子产品的回收与重复利用。

具体实施方式

实施例1：

一种硅基太阳能电池用铝银浆，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：

首先按照质量百分比准备以下原料：

40％的银粉、30％的铝粉、1％的无机粘结剂、20％的有机载体、5％的消泡剂、4％的表面活性剂；

所述的银粉为纯度99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉。所述的铝粉为纯度99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。所述的无机粘结剂为粒径为2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉。所述的有机载体为按质量百分比将20％的有机树脂：乙基纤维素溶入80％的溶剂：乙二醇乙醚醋酸酯中，经250目标准筛过滤得到有机载体。所述的消泡剂为十二烷基磺酸钠。所述的表面活性剂为磷酸三酯。

此种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法如下：

1、首先制备有机载体：按前述质量百分比称量有机树脂和溶剂，混合后在60℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

2、然后按质量百分比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混至混合均匀；

3、最后按质量百分比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中混合均匀，然后经三棍轧机轧制到细度不超过5um，经过300目标准筛滤得到一种硅基太阳能电池用铝银浆产品。

实施例2：

一种硅基太阳能电池用铝银浆，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：

首先按照质量百分比准备以下原料：

45％的银粉、24％的铝粉、2％的无机粘结剂、14％的有机载体、5％的消泡剂、10％的表面活性剂；

所述的银粉为纯度99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉。所述的铝粉为纯度99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。所述的无机粘结剂为粒径为2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉。所述的有机载体为按质量百分比将30％的有机树脂：乙基纤维素溶入70％的溶剂：醋酸乙酯中，经250目标准筛过滤得到有机载体。所述的消泡剂为1，4-二羟基磺酸胺。所述的表面活性剂为乳酸单甘油酯。

此种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法如下：

1、首先制备有机载体：按前述质量百分比称量有机树脂和溶剂，混合后在70℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

2、然后按质量百分比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混至混合均匀；

3、最后按质量百分比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中混合一定时间，然后经三棍轧机轧制至细度不超过5μm，经过300目标准筛滤得到一种硅基太阳能电池用铝银浆产品。

实施例3：

一种硅基太阳能电池用铝银浆，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：

首先按照质量百分比准备以下原料：

55％的银粉、30％的铝粉、5％的无机粘结剂、5％的有机载体、2％的消泡剂、3％的表面活性剂；

所述的银粉为纯度99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉。所述的铝粉为纯度99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。所述的无机粘结剂为粒径为2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉。所述的有机载体为按质量百分比将40％的有机树脂：甲基纤维素溶入60％的溶剂：松油醇中，经250目标准筛过滤得到有机载体。所述的消泡剂为乙烯基二苯甲烷。所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

此种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法如下：

1、首先制备有机载体：按前述质量百分比称量有机树脂和溶剂，混合后在80℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

2、然后按质量百分比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混至混合均匀；

3、最后按质量百分比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中混合一定时间，然后经三棍轧机轧制至细度不超过5μm，经过300目标准筛滤得到一种硅基太阳能电池用铝银浆产品。

实施例4：

一种硅基太阳能电池用铝银浆，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：

首先按照质量百分比准备以下原料：

55％的银粉、10％的铝粉、6％的无机粘结剂、16％的有机载体、5％的消泡剂、8％的表面活性剂；

所述的银粉为纯度99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉。所述的铝粉为纯度99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。所述的无机粘结剂为粒径为2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉。所述的有机载体为按质量百分比将46％的有机树脂：乙基纤维素和甲基纤维素按1∶1混和得到的混合物溶入54％的溶剂：乙二醇乙醚醋酸酯和松油醇按1∶2混和得到的混合物中，经250目标准筛过滤得到有机载体。所述的消泡剂为十二烷基磺酸钠。所述的表面活性剂为磷酸三酯和乳酸单甘油酯按3∶2混和得到的混合物。

此种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法如下：

1、首先制备有机载体：按前述质量百分比称量有机树脂和溶剂，混合后在75℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

2、然后按质量百分比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混至混合均匀；

3、最后按质量百分比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中混合一定时间，然后经三棍轧机轧制至细度不超过5μm，经过300目标准筛滤得到一种硅基太阳能电池用铝银浆产品。

Claims (5)

1.一种硅基太阳能电池用铝银浆，其特征在于，按质量百分含量计组成为：铝粉10～30％、无机粘结剂1～6％、有机载体5～20％、消泡剂2～5％、表面活性剂3～10％，余量为银粉。

2.如权利要求1所述的一种硅基太阳能电池用铝银浆，其特征在于：其中银粉为纯度不低于99.5％，粒径为2～5μm的球形银粉；铝粉为纯度不低于99％，粒径为2～5μm的超细铝粉。

3.如权利要求1所述的一种硅基太阳能电池用铝银浆，其特征在于：其中无机粘结剂为粒径2～5μm，软化点为600～700℃，膨胀系数为8～11×10^-7/℃的硼硅酸铝系玻璃粉；消泡剂为十二烷基磺酸钠、1，4-二羟基磺酸胺或乙烯基二苯甲烷；表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、乳酸单甘油酯或磷酸三酯。

4.如权利要求1所述的一种硅基太阳能电池用铝银浆，其特征在于：其中有机载体为在60～80℃温度条件下恒温加热按质量百分比将20～46％的有机树脂溶入54～80％的溶剂中，然后经250目标准筛过滤即得到有机载体；其中有机树脂为乙基纤维素、甲基纤维素或它们的混合物；其中溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸乙酯和松油醇中的至少一种。

5.一种硅基太阳能电池用铝银浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先制备有机载体：按权利要求4的配比称量有机树脂和溶剂，混合后在60～80℃条件下加热，待树脂完全溶解后冷却至室温待用；

(2)然后按权利要求1至4中任意一项的配比称量铝粉、银粉、无机粘结剂和制得的有机载体，在搅拌机中把铝粉、银粉、无机粘结剂和有机载体进行初混；

(3)最后按按权利要求1至4中任意一项的配比依次加入消泡剂和表面活性剂到搅拌机中再次混合，然后轧制到规定的细度不超过5um，然后经过300目标准筛滤得一种硅基太阳能电池用铝银浆。