CN102522142B - 一种硅太阳能电池用导电浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅太阳能电池用导电浆料及其制备方法，其特点是，按质量百分含量计组成为：玻璃粉0.6-2.5％，铝粉2号20-30％，有机载体12-20％，溶剂3-8％，分散剂0.4-2.5％，无机添加物0.6-1.5％，余量为铝粉1号。本发明提供了一种导电铝浆，其烧结温度低，高温区时间短，既节约了能源，又能够达到较高的光电转化效率。经过试用证明本方法制备的铝浆平均光电转化效率大于18.5％。

Description

一种硅太阳能电池用导电浆料及其制备方法

技术领域

本发明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

近些年，随着煤炭、石油、天然气等常规能源的日益紧张，开发可再生的新能源已迫在眉睫，各国纷纷斥巨资开发各种新能源，这其中太阳能的发展最为惹人注目，而尤以太阳能电池的发展最为迅速。据统计，全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。国内对太阳能电池的研究起步于1958年，目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。由于我国政府极其重视太阳能发电。中国有望像美国一样，会启动一个巨大的市场。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

无疑，伴随着太阳能光伏产业的迅速成长，对电子浆料的需求也将迅速增加，尤其是高温烧结型的厚膜电子铝浆，是目前太阳能电池电极使用的主要浆料，未来厚膜电子浆料产品的市场需求将日益扩大。现有硅基太阳能电池一般通过将含有导电性金属粉末、玻璃粉及有机载体的导电浆料印刷在硅基材上，进行干燥和烧制制备电极。太阳能电池硅基材的正面电极一般为负极，涂覆的导电浆料通常为导电银浆;背面电极一般为正极，涂覆的导电浆料通常为导电铝浆。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种烧结温度低、转化效率高的硅太阳能电池用导电浆料；

本发明的目的之二是提供一种上述导电浆料的制备方法。

一种硅太阳能电池用导电浆料，其特别之处在于，按质量百分含量计组成为：玻璃粉0.6-2.5%，铝粉2号20-30%，有机载体12-20%，溶剂3-8%，分散剂0.4-2.5%，无机添加物0.6-1.5%，余量为铝粉1号。

其中玻璃粉为低熔点无铅玻璃粉，按质量百分含量计组成为：BaCO₃5-10%，SiO₂ 11-25%，BaO 20-40%，Al₂O₃ 1-8%，Bi₂O₃ 2-5%，ZnO 1-5%，K₂CO₃ 0-2%，余量为B₂O₃。

其中玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.5-4μm，熔点为590-650℃。

其中铝粉1号为球形铝粉，粒径D₅₀为4-6微米，纯度＞98%；铝粉2号为球形铝粉，粒径D₅₀为1-3微米，纯度＞98%。

其中有机载体按质量百分含量计组成为乙基纤维素STD-4为10-20%，丁基卡必醇为80-90%；分散剂为Tego610s和BYK-111的混合物并且Tego610s的量不超过BYK-111；无机添加物为碳酸镁、二氧化硅和氧化硼，其中按重量计碳酸镁：二氧化硅：氧化硼=0.2-1:0.3-1:1；溶剂为丁基卡必醇。

一种硅太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：按照硅太阳能电池用导电浆料的组成，先将两种铝粉按比例称量，加入滚瓶机中混合2小时；再取有机载体待用，然后称量玻璃粉与无机添加物，加入分散剂以及10-30%的有机载体，在搅拌机上混合均匀，其余有机载体与两种铝粉混合均匀，再加入溶剂丁基卡必醇混合均匀，使用三辊机先辊轧含玻璃粉部分，然后加入含铝粉部分辊轧至均匀且细度小于等于15μm。

其中玻璃粉采用以下方法制备，先将玻璃粉的原料按照低熔点无铅玻璃粉的组成混合均匀，装入瓷坩埚中，再放入硅碳棒炉升温预热到550～650℃后保温半小时，再升至1000～1100℃熔炼半小时，水浮过滤，将得到的玻璃珠装入球磨罐，球磨至少48h，过滤烘干得到中值粒径D₅₀为0.5-4μm的玻璃粉。

其中有机载体是将溶剂丁基卡必醇和树脂乙基纤维素STD-4按有机载体的组成添加，在容器中使用75℃水浴加热，并使用电动搅拌，转速为500转/分，加热搅拌3小时，直至树脂完全溶解。

本发明提供了一种导电铝浆，其烧结温度低，高温区时间短，既节约了能源，又能够达到较高的光电转化效率。经过试用证明本方法制备的铝浆平均光电转化效率大于18.5%。

具体实施方式

实施例1：

一种硅太阳能电池铝浆，按质量百分含量计组成为：

玻璃粉的成分为：BaCO₃ 5%，SiO₂ 11%，BaO 20%，Al₂O₃ 8%，Bi₂O₃2%，ZnO 2%，K₂CO₃ 2%，余量为B₂O₃。

玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.5-4μm。熔点为630℃。

先将两种铝粉按比例称量，加入滚瓶机中混合2小时；将溶剂丁基卡必醇和树脂乙基纤维素STD-4按比例添加，在容器中使用75℃水浴加热，并使用电动搅拌，转速为500转/分，加热搅拌3小时，直至树脂乙基纤维素STD-4完全溶解，制备成有机载体。

称量玻璃粉与无机添加物（配方中的氧化镁、碳酸镁、二氧化硅），加入分散剂（配方中的610s和111）以及20%载体，在搅拌机上混合均匀。另外80%载体与两种铝粉混合均匀，再加入溶剂丁基卡必醇混合均匀。使用三辊机先辊轧玻璃粉部分，然后加入铝粉部分至辊轧均匀且细度小于等于15μm。

实施例2：

一种硅太阳能电池铝浆，按质量份组成为：

玻璃粉的成分为：B₂O₃ 20%，BaCO₃ 5%，SiO₂ 24%，BaO 40%，Al₂O₃ 1%，Bi₂O₃ 5%，ZnO 5%。玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.5-4μm。熔点为590℃。

先将铝粉按比例称量，加入滚瓶机中混合2小时；将溶剂丁基卡必醇和树脂乙基纤维素STD-4按比例添加，在容器中使用75℃水浴加热，并使用电动搅拌，转速为500转/分，加热搅拌3小时，直至树脂乙基纤维素STD-4完全溶解，制备成有机载体。

称量玻璃粉与无机添加物（配方中的氧化镁、碳酸镁、二氧化硅），加入分散剂（配方中的610s和111）以及30%载体，在搅拌机上混合均匀。另外70%载体与两种铝粉混合均匀，再加入溶剂丁基卡必醇混合均匀。使用三辊机先辊轧玻璃粉部分，然后加入铝粉部分至辊轧均匀且细度小于等于15μm。

实施例3：

一种硅太阳能电池铝浆，按质量份组成为：

先将铝粉按比例称量，加入滚瓶机中混合2小时；将溶剂丁基卡必醇和树脂乙基纤维素STD-4按比例添加，在容器中使用75℃水浴加热，并使用电动搅拌，转速为500转/分，加热搅拌3小时，直至树脂乙基纤维素STD-4完全溶解，制备成有机载体。

称量玻璃粉与无机添加物（配方中的氧化镁、碳酸镁、二氧化硅），加入分散剂（配方中的610s和111）以及15%载体，在搅拌机上混合均匀。另外85%载体与两种铝粉混合均匀，再加入溶剂丁基卡必醇混合均匀。使用三辊机先辊轧玻璃粉部分，然后加入铝粉部分至辊轧均匀且细度小于15μm。

Claims (6)

1.一种硅太阳能电池用导电浆料，其特征在于，按质量百分含量计组成为：玻璃粉0.6-2.5%，铝粉2号20-30%，有机载体12-20%，溶剂3-8%，分散剂0.4-2.5%，无机添加物0.6-1.5%，余量为铝粉1号；

其中铝粉1号为球形铝粉，粒径D₅₀为4-6微米，纯度＞98%；铝粉2号为球形铝粉，粒径D₅₀为1-3微米，纯度＞98%；

其中有机载体按质量百分含量计组成为乙基纤维素STD-4为10-20%，丁基卡必醇为80-90%；

分散剂为Tego610s和BYK-111的混合物并且Tego610s的量不超过BYK-111；

无机添加物为碳酸镁、二氧化硅和氧化硼，其中按重量计碳酸镁：二氧化硅：氧化硼=0.2-1:0.3-1:1；

溶剂为丁基卡必醇。

2.如权利要求1所述的一种硅太阳能电池用导电浆料，其特征在于：其中玻璃粉为低熔点无铅玻璃粉，按质量百分含量计组成为：BaCO₃5-10%，SiO₂ 11-25%，BaO 20-40%，Al₂O₃ 1-8%，Bi₂O₃ 2-5%，ZnO 1-5%，K₂CO₃ 0-2%，余量为B₂O₃。

3.如权利要求2所述的一种硅太阳能电池用导电浆料，其特征在于：其中玻璃粉的中值粒径D₅₀为0.5-4μm，熔点为590-650℃。

4.一种硅太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照权利要求1中硅太阳能电池用导电浆料的组成，先将两种铝粉按比例称量，加入滚瓶机中混合2小时；再取有机载体待用，然后称量玻璃粉与无机添加物，加入分散剂以及10-30%的有机载体，在搅拌机上混合均匀，其余有机载体与两种铝粉混合均匀，再加入溶剂丁基卡必醇混合均匀，使用三辊机先辊轧含玻璃粉部分，然后加入含铝粉部分辊轧至均匀且细度小于等于15μm。

5.如权利要求4所述的一种硅太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：其中玻璃粉采用以下方法制备，先将玻璃粉的原料按照权利要求2中低熔点无铅玻璃粉的组成混合均匀，装入瓷坩埚中，再放入硅碳棒炉升温预热到550～650℃后保温半小时，再升至1000～1100℃熔炼半小时，水浮过滤，将得到的玻璃珠装入球磨罐，球磨至少48h，过滤烘干得到中值粒径D₅₀为0.5-4μm的玻璃粉。

6.如权利要求4所述的一种硅太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：其中有机载体是将溶剂丁基卡必醇和树脂乙基纤维素STD-4按权利要求1中有机载体的组成添加，在容器中使用75℃水浴加热，并使用电动搅拌，转速为500转/分，加热搅拌3小时，直至树脂完全溶解。