CN102610295B - 硅基太阳能电池背场铝浆料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明硅基太阳能电池背场铝浆料及其制备方法，其配方：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5wt%。制备粘合剂：将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温，保温，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；制备玻璃粉：将所有原料混合均匀，置于电阻炉中进行熔炼，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥过筛得到玻璃粉；制备浆料：将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉加入反应釜内搅拌得到背场铝浆料。浆料经丝网印刷在晶硅太阳能电池片上烧结后形成铝背场，电池片表面平整光滑，无铝包、铝刺、附着力好。

Description

硅基太阳能电池背场铝浆料制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅基太阳能电池背场铝浆料及其制备方法，属于半导体及太阳能电池技术领域。 

背景技术

随着科技的发展，能源问题日趋严重，传统的燃料能源正在一天天减少，而且对环境造成的危害日益突出，我国已经把能源发展战略研究作为“十二五”规划重大选题之一。在众多新能源中，太阳能光伏发电，可视为迄今为止最可靠的发电技术，避免了机械维修和工质腐蚀的问题，是可再生能源和可持续发展的可靠能源。 

2004年以来，在国际光伏市场的强大需求拉动下，我国光伏产业发展迅速，到2010年太阳能电池年产量已达8000兆瓦，成为全球最大的太阳能电池生产国家。 

硅太阳能电池是太阳能电池中最为普及的一种，硅太阳能电池用电子铝浆是太阳能电子浆料中的主要产品，通常也被称为太阳能电池阳极浆料，用于太阳能电池背表面场的形成，同时作为太阳能电池的背电场使用。 

传统的铝浆里使用的粘合剂及玻璃粉都含铅，比如常见的玻璃系统有PbO-ZnO-B₂O₃系，PbO--B₂O₃-SiO2系，PbO-Bi₂O₃-B₂O₃系等。含铅的玻璃体系有很多的优点，化学稳定性好、润湿性好、软化温度低，烧结温度低，还具有匹配的膨胀系数及良好的电气性能。但是铅对人体有害，随着环保意识的提升，日本、欧盟都对电子产品的环保提出了要求，颁布了相应的法规，在电子电器设备中禁止使用有害物质，因此无铅环保型的太阳能背场铝浆的研究和开发是大势所趋。但是无铅玻璃体系的玻璃粉与有铅玻璃粉相比，性能上有较大的差距，制备工艺上也很复杂，有些需要添加较贵的稀土氧化物等，增加了成本，导致不能够量产。 

近年来随着光伏硅电池工业向大面积、薄片化、高效率以及高自动化、集约化生产的发展趋势，精密丝网印刷及相关技术将得到进一步的发展，对太阳能电池的性能如光电转换效率等的要求不断提高。而市场现有的铝浆在诸多性能上往往只是在某一方面有过人之处，有些光电转化效率高，但是无法避免铝包铝刺等问题，翘曲也很严重；有的则注重于降低翘曲，但又存在附着力差、不耐水煮的现象。加上国际和国内环保法规的不断健全和完善，因此研究环保型、防翘曲、高效率硅太阳能电池用铝浆成为市场的迫切需求。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种硅基太阳能电池背场铝浆料及其制备方法。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

硅基太阳能电池背场铝浆料，包含以下重量百分比成分：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%。

进一步地，上述的硅基太阳能电池背场铝浆料，所述球形铝粉的平均粒径为1～6微米，纯度大于99.5%。 

更进一步地，上述的硅基太阳能电池背场铝浆料，所述粘合剂包含以下重量百分比成分：松油醇0～15 wt%，乙二醇苯醚0～15 wt%，二乙二醇丁醚70～90 wt%，乙基纤维素2～10 wt%，苯甲醇0.1～5 wt%，蓖麻油0.5～6 wt%，卵磷脂0.2～5 wt% 。 

再进一步地，上述的硅基太阳能电池背场铝浆料，所述玻璃粉包含以下重量百分比成分：氧化铋 50～80 wt%，二氧化硅10～30 wt%，氧化硼5～20 wt%，氧化铝3～15 wt%，碱金属氧化物或碱土金属氧化物2～10 wt% 。 

再进一步地，上述的硅基太阳能电池背场铝浆料，所述碱金属氧化物为氧化钠或氧化钾，所述碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化锶或氧化钡。 

本发明硅基太阳能电池背场铝浆料的制备方法，包括以下步骤： 

①制备粘合剂：按照成分配比：松油醇0～15 wt%，乙二醇苯醚0～15 wt%，二乙二醇丁醚70～90 wt%，乙基纤维素2～10 wt%，苯甲醇0.1～5 wt%，蓖麻油0.5～6 wt%，卵磷脂0.2～5 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至30～60℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至80～100℃，保温0.5～3小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

②制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 50～80 wt%，二氧化硅10～30 wt%，氧化硼5～20 wt%，氧化铝3～15 wt%，碱金属氧化物或碱土金属氧化物2～10 wt%；将所有原料混合均匀，置于电阻炉中进行熔炼，于900～1400℃热熔0.5～3小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于60～90℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

③制备浆料：按照成分配比：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在： 

本发明硅基太阳能电池用背场铝浆料经过丝网印刷、烧结，在硅片上形成铝背场，与硅片形成良好的欧姆接触，附着力好，耐水煮，能够充分达成太阳能电池所要求的背电场效果，光电转化效率高，电池片表面平整光滑，无铝包铝刺，硅基片弯曲小。

具体实施方式

本发明通过背场铝浆料的配方调整以及制作工艺的控制，使其应用到太阳能电池上既能够达到光电转化效率高、背场附着力高、耐水煮，且翘曲小，没有铝包、铝刺。 

硅基太阳能电池背场铝浆料，包含以下重量百分比成分：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%。其中，球形铝粉的平均粒径为1～6微米，纯度大于99.5%。粘合剂包含以下重量百分比成分：松油醇0～15 wt%，乙二醇苯醚0～15 wt%，二乙二醇丁醚70～90 wt%，乙基纤维素2～10 wt%，苯甲醇0.1～5 wt%，蓖麻油0.5～6 wt%，卵磷脂0.2～5 wt% 。玻璃粉包含以下重量百分比成分：氧化铋 50～80 wt%，二氧化硅10～30 wt%，氧化硼5～20 wt%，氧化铝3～15 wt%，碱金属氧化物或碱土金属氧化物2～10 wt% 。碱金属氧化物为氧化钠（以碳酸钠形式存在）或氧化钾（以碳酸钾形式存在），所述碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化锶或氧化钡。 

制备硅基太阳能电池背场铝浆料时，其工艺步骤： 

①制备粘合剂：按照成分配比：松油醇0～15 wt%，乙二醇苯醚0～15 wt%，二乙二醇丁醚70～90 wt%，乙基纤维素2～10 wt%，苯甲醇0.1～5 wt%，蓖麻油0.5～6 wt%，卵磷脂0.2～5 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至30～60℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至80～100℃，保温0.5～3小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

②制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 50～80 wt%，二氧化硅10～30 wt%，氧化硼5～20 wt%，氧化铝3～15 wt%，碱金属氧化物或碱土金属氧化物2～10 wt%；将所有原料混合均匀，置于电阻炉中进行熔炼，于900～1400℃热熔0.5～3小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于60～90℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

③制备浆料：按照成分配比：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。

实施例1

制备粘合剂：按照成分配比：松油醇6.2wt%，二乙二醇丁醚85.6wt%，乙基纤维素5.3 wt%，苯甲醇0.52 wt%，蓖麻油1.8 wt%，卵磷脂0.58 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至40℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、蓖麻油，升温至80℃，保温3小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 65.4 wt%，二氧化硅17.2wt%，氧化硼8.7 wt%，氧化铝5.8 wt%，氧化钠2.9wt%（实际添加碳酸钠，重量做相应折算）；将所有原料混合均匀，至于电阻炉中进行熔炼，于1250～1300℃热熔2小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于70～75℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

制备浆料：按照成分配比：球形铝粉78.9wt%，粘合剂19.6wt%，玻璃粉1.5 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。

实施例2

制备粘合剂：按照成分配比：乙二醇苯醚6.3 wt%，二乙二醇丁醚83.9 wt%，乙基纤维素6.3 wt%，苯甲醇0.68 wt%，蓖麻油2.7wt%，卵磷脂0.12 wt%；将二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至50℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至90℃，保温2小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 70.0wt%，二氧化硅12.3wt%，氧化硼9.5wt%，氧化铝6.2 wt%，氧化镁2wt%；将将所有原料混合均匀，至于电阻炉中进行熔炼，于1250～1300℃热熔1小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于80℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

制备浆料：按照成分配比：球形铝粉79.6wt%，粘合剂19.5wt%，玻璃粉0.9wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。

实施例3

制备粘合剂：按照成分配比：松油醇7.0 wt%，乙二醇苯醚0.8wt%，二乙二醇丁醚80.8 wt%，乙基纤维素7.5 wt%，苯甲醇0.72wt%，蓖麻油2.3 wt%，卵磷脂0.88 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至45℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至85℃，保温1.5小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋68.3wt%，二氧化硅14.6 wt%，氧化硼10wt%，氧化铝4.7 wt%，氧化钙2.4 wt%；将所有原料混合均匀，至于电阻炉中进行熔炼，于1150～1200℃热熔0.5小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于80～90℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

制备浆料：按照成分配比：球形铝粉79.0wt%，粘合剂20.0wt%，玻璃粉1.0 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。

实施例4

制备粘合剂：按照成分配比：松油醇3.3wt%，乙二醇苯醚5.2 wt%，二乙二醇丁醚78.0 wt%，乙基纤维素6.2wt%，苯甲醇1.6wt%，蓖麻油3.0 wt%，卵磷脂2.7 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至52℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至88～92℃，保温1小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 60.8 wt%，二氧化硅19.6 wt%，氧化硼12.3 wt%，氧化铝5.0 wt%，氧化钡2.3 wt%；将所有原料混合均匀，至于电阻炉中进行熔炼，于1150～1200℃热熔0.5小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于80～90℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

制备浆料：按照成分配比：球形铝粉81.8wt%，粘合剂17.0wt%，玻璃粉1.2 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。。

上述实施例1～4制备所得铝浆与市售铝浆的测试结果如下表所示： 

本发明硅基太阳能电池用背场铝浆料经过丝网印刷在晶硅太阳能电池片上烧结后形成铝背场，电池片表面平整光滑，无铝包、铝刺、低翘曲、附着力好、并耐水煮，太阳能电池具有光电转化效率高和开路电压高的特点。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (1)

1.硅基太阳能电池背场铝浆料的制备方法，硅基太阳能电池背场铝浆料包含以下重量百分比成分：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%，其特征在于包括以下步骤：

①制备粘合剂：按照成分配比：松油醇0～15 wt%，乙二醇苯醚0～15 wt%，二乙二醇丁醚70～90 wt%，乙基纤维素2～10 wt%，苯甲醇0.1～5 wt%，蓖麻油0.5～6 wt%，卵磷脂0.2～5 wt%；将松油醇、二乙二醇丁醚投入反应器中，升温至30～60℃时，投入乙基纤维素、苯甲醇、乙二醇苯醚、蓖麻油，升温至80～100℃，保温0.5～3小时，降温到40℃下加入卵磷脂，过滤得到粘合剂；

②制备玻璃粉：按照成分配比：氧化铋 50～80 wt%，二氧化硅10～30 wt%，氧化硼5～20 wt%，氧化铝3～15 wt%，碱金属氧化物或碱土金属氧化物2～10 wt%；将所有原料混合均匀，置于电阻炉中进行熔炼，于900～1400℃热熔0.5～3小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于60～90℃干燥后，过筛得到平均粒径为0.1～2微米的玻璃粉；

③制备浆料：按照成分配比：球形铝粉70～80wt%，粘合剂15～25wt%，玻璃粉0.5～5 wt%；称取粘合剂、玻璃粉、铝粉，将玻璃粉与20%粘合剂在三辊机上分散至10微米以下后再将剩余80%粘合剂和铝粉一起加入反应釜内搅拌均匀得到背场铝浆料。