CN102592703B - 一种太阳能电池背面电极用银导体浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池背面电极用银导体浆料，浆料的组成包括：50～65wt％的银粉、10～30wt％的玻璃粉和20～40wt％的有机载体，玻璃粉的组成包括50～70wt％的Bi2O3、5～20wt％的SiO2、5～10wt％的ZnO、5～10wt％的TiO2、5～15wt％的B2O3、1～5wt％的Al2O3。本发明使用不含氧化铅的金属氧化物玻璃料作为粘结剂，产品环保健康，利于产品的进出口；采用高振实密度的球银和高导电的光亮银粉按照一定比例搭配使用，烧结后形成具有优异导电性能的致密网络，背面电极外观好；有机载体中的表面活性剂和/或消泡剂能减少银浆料中的气泡，使印刷的图形致密无气泡气孔。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种太阳能电池背面电极用银导体浆料。
背景技术
太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术，成为世界各国竞相研究应用的热点。导电银浆是太阳能电池电极的重要材料，通过丝网印刷的方法专门用在太阳能电池硅片上面，覆盖在硅玻璃基板上，在太阳能电池表面形成附着力强、低欧姆接触电阻的导电电极，电池光电转换效率高。
背面电极用银导体浆料是太阳能电池背面电极的重要原料，同样通过丝网印刷的方法覆盖硅片背面。最常见的玻璃粉组合物有PbO-ZnO-B2O3系、PbO-B2O3-SiO2系、PbO-Bi2O3-B2O3系、PbO-B2O3系等。然而，随着全球节能环保法律法规的不断建立和强化，欧盟、美国、日本等国出台了相关指令和法规，我国信息产业部也制定了《电子信息产业部污染防护管理办法》全面限制或禁止电子产品中使用铅、汞、镉等有毒有害元素。此外，有机载体是导电银浆的必要组成之一，是导电相和粘结相微粒的运载体，将固体微粒状的导电相和粘结相等均匀的包裹起来分散成具有流体特性的浆料，避免沉淀和分层作用。
CN201010208972.1公开了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，该浆料所用玻璃粉为硼锌铋系列无铅玻璃粉，有机载体中包括有机溶剂和增稠剂乙基纤维素，以及石油醚、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯等，但该玻璃粉软化点较高。CN200910197917.4公开了一种晶体硅太阳能电池用背面低温可焊导电银浆，包含银粉、高分子树脂、固化剂、溶剂，高分子树脂为环氧树脂，固化剂包括咪唑、异氰酸酯、酸酐或三聚氰胺，该银浆中的固化剂进一步提高了产物的软化点，耐焊性较强，但文献中并未烧结后的电极外观和电转换效率进行描述，且银粉颗粒为单一组分会导致烧结后的网络不致密，导电层表面有微小气孔，影响光电转换效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供太阳能电池背面电极用银导体浆料，该银导体浆料烧结后可形成具有优异导电性能的致密网络，电极外观好、可焊性和耐焊性强、导电层附着力大。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种太阳能背面电极用银导体浆料，所述浆料的组成包括：50～65wt％的银粉、10～30wt％的玻璃粉和20～40wt％的有机载体，所述玻璃粉的组成包括50～70wt％的Bi2O3、5～20％的SiO2、5～10wt％的ZnO、5～10wt％的TiO2、5～15wt％的B2O3、1～5wt％的Al2O3。
优选的技术方案为，所述银粉包含60～80wt％的粒径为1～2μm的球形银粉和20～40wt％的粒径为4～8μm的光亮银粉。
优选的技术方案为，所述有机载体的组成为55～65wt％的有机溶剂和35～45wt％的助剂。
优选的技术方案为，所述有机溶剂为乙基卡必醇、松油醇和丁基卡必醇中的至少一种。
优选的技术方案为，所述助剂占所述有机载体的重量百分比分别为：5～20wt％的增稠剂、1～10wt％的流平剂、10～25wt％的增塑剂。
优选的技术方案为，所述增稠剂为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的至少一种。
优选的技术方案为，所述流平剂为聚丙烯酸-2-乙基己酸和/或有机硅改性聚丙烯酸酯，所述增塑剂为一缩二乙二醇苯甲酸酯、壬二酸酯和柠檬酸三丁酯中的至少一种。
优选的技术方案为，所述助剂还包括表面活性剂和/或消泡剂，所述表面活性剂和消泡剂占所述有机载体的重量百分比之和为1～5wt％。
优选的技术方案为，所述表面活性剂为卵磷脂和/或单硬脂酸甘油酯，所述消泡剂为二甲基硅油和/或聚氧丙烯甘油醚。
本发明的优点和有益效果在于：本发明使用不含氧化铅的金属氧化物玻璃料作为粘结剂，产品环保健康，利于产品的进出口；采用高振实密度的球银和高导电的光亮银粉按照一定比例搭配使用，烧结后形成具有优异导电性能的致密网络，背面电极外观好，电极可焊性和耐焊性强，导电层附着力大；有机载体中的表面活性剂和/或消泡剂能减少银浆料中的气泡，使印刷的图形致密无气泡气孔。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明是一种太阳能背面电极用银导体浆料，包括：50wt％的银粉、30wt％的玻璃粉和20wt％的有机载体，玻璃粉的组成包括50％的Bi2O3、20wt％的SiO2、5wt％的ZnO、7wt％的TiO2、15wt％的B2O3、3wt％的Al2O3。
其中，包含60％的粒径为1～2μm的球形银粉和40％的粒径为4～8μm的光亮银粉。
其中，有机载体的组成为：55wt％的有机溶剂和45wt％的助剂。
其中，有机溶剂为乙基卡必醇与松油醇的组合，重量比为1∶1。
其中，助剂和助剂占有机载体的重量百分比分别为包括：20wt％的增稠剂、10wt％的流平剂、10wt％的增塑剂。
其中，增稠剂为羟乙基纤维素。
其中，流平剂为聚丙烯酸-2-乙基己酸，增塑剂为一缩二乙二醇苯甲酸酯。
其中，助剂还包括占有机载体的重量百分比为3wt％的表面活性剂和占有机载体的重量百分比为2wt％的消泡剂。
其中，表面活性剂为卵磷脂，消泡剂为二甲基硅油。
浆料的制备：按重量百分比配置原料，放入反应容器中搅拌均匀，然后用三辊研磨机轧制10～20遍。
实施例2
本发明是一种太阳能背面电极用银导体浆料，包括：55wt％的银粉、10wt％的玻璃粉和35wt％的有机载体，玻璃粉的组成包括55wt％的Bi2O3、15wt％的SiO2、7wt％的ZnO、10wt％的TiO2、12wt％的B2O3、1wt％的Al2O3。
其中，银粉包含65wt％的粒径为1～2μm的球形银粉和35wt％的粒径为4～8μm的光亮银粉。
其中，有机载体的组成为：60wt％的有机溶剂和40wt％的助剂。
其中，有机溶剂为松油醇。
其中，助剂占有机载体的重量百分比分别为包括：15wt％的增稠剂、7wt％的流平剂、15wt％的增塑剂。
其中，增稠剂为乙基羟乙基纤维素。
其中，流平剂为有机硅改性聚丙烯酸酯，增塑剂为一缩二乙二醇苯甲酸酯和柠檬酸三丁酯中的组合，重量比为1∶1。
其中，助剂还包括占有机载体的重量百分比为2.95wt％的表面活性剂和占有机载体的重量百分比为0.05wt％的消泡剂。
其中，表面活性剂为单硬脂酸甘油酯，消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。
浆料的制备与实施例1相同。
实施例3
本发明是一种太阳能背面电极用银导体浆料，包括：60wt％的银粉、15wt％的玻璃粉和25wt％的有机载体，玻璃粉的组成包括65wt％的Bi2O3、10wt％的SiO2、9wt％的ZnO、7wt％的TiO2、8wt％的B2O3、1wt％的Al2O3。
其中，银粉包含75wt％的粒径为1～2μm的球形银粉和25wt％的粒径为4～8μm的光亮银粉。
其中，有机载体的组成为：60wt％的有机溶剂和40wt％的助剂。
其中，有机溶剂为松油醇和丁基卡必醇的组合，重量比为1∶2。
其中，助剂和助剂占有机载体的重量百分比分别为包括：10wt％的增稠剂、5wt％的流平剂、20wt％的增塑剂。
其中，增稠剂为羟乙基纤维素。
其中，流平剂为聚丙烯酸-2-乙基己酸和有机硅改性聚丙烯酸酯的组合，重量比为1∶2；增塑剂为壬二酸酯。
其中，助剂还包括占有机载体的重量百分比为4wt％的表面活性剂和占有机载体的重量百分比为1wt％的消泡剂。
其中，表面活性剂为卵磷脂，消泡剂为二甲基硅油和聚氧丙烯甘油醚的组合物，重量百分比为1∶1。
浆料的制备与实施例1相同。
实施例4
本发明是一种太阳能背面电极用银导体浆料，包括：65wt％的银粉、10wt％的玻璃粉和25wt％的有机载体，玻璃粉的组成包括70wt％的Bi2O3、5wt％的SiO2、10wt％的ZnO、5wt％的TiO2、5wt％的B2O3、5wt％的Al2O3。
其中，银粉包含80wt％的粒径为1～2μm的球形银粉和20wt％的粒径为4～8μm的光亮银粉。
其中，有机载体的组成为65wt％的有机溶剂和35wt％的助剂。
其中，有机溶剂为丁基卡必醇。
其中，助剂和助剂占有机载体的重量百分比分别为包括：5wt％的增稠剂、4wt％的流平剂、25wt％的增塑剂。
其中，增稠剂为羟乙基纤维素和甲基羟乙基纤维素的组合，重量比为2∶1。
其中，流平剂为聚丙烯酸-2-乙基己酸和有机硅改性聚丙烯酸酯的组合，重量比为1∶1；增塑剂为柠檬酸三丁酯。
其中，助剂还包括表面活性剂，表面活性剂占有机载体的重量百分比为1wt％。
其中，表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。
浆料的制备与实施例1相同。
具体实施例及浆料和太阳能电池板背面电极的性能见下表：
本发明所制备的太阳能电池背面电极用银导体浆料性能如下：
玻璃料软化点为400～500℃，烧结温度为850～930℃，细度小于10μm，粘度为20～60Pa·s，烧结后的电极表面光滑，导电层致密，使用该银浆料印刷烧结后的太阳能电池有较高的电转换效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种太阳能电池背面电极用银导体浆料，其特征在于，所述浆料的组成包括：50～65wt％的银粉、10～30wt％的玻璃粉和20～40wt％的有机载体，所述玻璃粉的组成包括50～70wt％的Bi2O3、5～20wt％的SiO2、5～10wt％的ZnO、5～10wt％的TiO2、5～15wt％的B2O3、1～5wt％的A12O3；所述银粉包含60～80wt％的粒径为1～2μm的球形银粉和20～40wt％的粒径为4～8μm的光亮银粉，所述有机载体的组成为55～65wt％的有机溶剂和35～45wt％的助剂，所述有机溶剂为乙基卡必醇、松油醇和丁基卡必醇中的至少一种，所述助剂占所述有机载体的重量百分比分别为：5～20wt％的增稠剂、1～10wt％的流平剂、10～25wt％的增塑剂。
2.如权利要求1所述的银导体浆料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的至少一种。
3.如权利要求1所述的银导体浆料，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸-2-乙基己酸和/或有机硅改性聚丙烯酸酯，所述增塑剂为一缩二乙二醇苯甲酸酯、壬二酸酯和柠檬酸三丁酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的银导体浆料，其特征在于，所述助剂还包括表面活性剂和/或消泡剂，所述表面活性剂和消泡剂占所述有机载体的重量百分比之和为1～5wt％。
5.如权利要求4所述的银导体浆料，其特征在于，所述表面活性剂为卵磷脂和/或单硬脂酸甘油酯，所述消泡剂为二甲基硅油和/或聚氧丙烯甘油醚。
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