CN102623104A - 一种太阳能电池用铝浆料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池用铝浆料的制备工艺，该方法包括以下步骤：制备无铅玻璃粘结剂；将称量好的原料混合均匀后倒入高纯刚玉坩埚内，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后球磨、过筛得到环保玻璃粘结剂备用；制备有机粘合剂；将无铅玻璃粘结剂和铝粉混合均匀，再加入有机粘合剂、稀释剂搅拌均匀；将搅拌均匀后的原料放入三辊研磨机内充分研磨，研磨至外观细腻，均匀无颗粒时，即可制成硅基太阳能电池用的铝浆料。该铝浆料是使用无铅玻璃粉作为粘结剂，环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂，制备的浆料不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质，做到了真正意义上的环保，有利于国产太阳能电池的国际化。
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用铝浆料的制备工艺。
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。最近10年以每年平均30％的速度递增，最近3年更是以每年50％以上的速度高速增长。太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，一枝独秀，市场份额达90％，大面积商品化太阳电池效率可达18～19％。其次是非晶硅薄膜太阳电池发展迅速，市场份额占到6～7％。其他的如CIGS、砷化镓等处于产业化的初期，市场份额较小(参见下表)。
| 电池种类 | 晶体硅(单晶、多晶) | 非晶硅 | 铜铟硒 | 其它 |
| 最高效率 | 24％ | 13％ | 18％ | |
| 商品化效率 | 18～19％ | 6～8％ | 11～12％ | |
| 市场份额 | 90％以上 | 6～7％ | 很小 | 很小 |
目前的光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。
铝浆料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。目前本行业的环保标准遵循欧盟的RoHS指令(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，硅基太阳能电池铝浆料目前国内年使用量在6000吨以上，而且随着光伏产业的爆炸式增长，现有的铝浆料对环境的污染越来越大，它的使用将逐步受到限制，环保型铝浆料的市场前景可谓广阔。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，是提供一种可用于丝网印刷的太阳能电池用铝浆料的制备工艺，使用本方法制备的铝浆料完全符合欧盟RoHS指令(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，是目前普遍使用的非环保铝浆的理想取代物。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种太阳能电池用铝浆料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
第一步：无铅玻璃粘结剂的制备按照无铅玻璃粘结剂的原料组成及其质量百分比称重：45～55％的Bi2O3、20～30％的ZnO、19.5～21％的B2O3、0～4％的Al2O3、0.5～4％的SiO2、0.5～4％的Sab2O3、0～4％的SrO和0～4％的SnO2；将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围1000～1400℃，保温时间：40～70分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨16～24小时，经300～600目过筛得到环保玻璃粘结剂备用；
第二步：有机粘合剂的制备，按质量份数，取乙基纤维素0.8～1.2份，聚乙烯醇缩丁醛0.3～0.7份，二乙二醇丁醚醋酸酯0.3～0.7份，加入7～9份溶剂加热到90～120℃，充分搅拌至完全溶解制成有机粘合剂；
第三步：按质量份数，取第一步中的无铅玻璃粘结剂0.1～0.5份，1～2μm和3～4μm两种粒径的超细铝粉7.5～8.5份，和第二步中的有机粘合剂0.9～1.1份，再加入0.1～0.3份有机溶剂，0.4～0.6份稀释剂搅拌均匀在；
第四步：将第三步中所述搅拌均匀后的原料放入三辊研磨机内充分研磨，研磨至外观细腻，均匀无颗粒时，即可制成硅基太阳能电池用的铝浆料。
优选的技术方案为，第二步中所述的溶剂可以是丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸醋、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
优选的技术方案为，第四步中所述的稀释剂可以是丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸醋、200号溶剂油、柠檬酸三丁酯、石油醚、硬脂酸、聚乙烯醇、油酸、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物。
优选的技术方案为，在所述铝粉中粒径为1～2μm的约占20～40％，粒径为3～4μm的约占60～80％。
本发明的优点和有益效果在于：该铝浆料是使用无铅玻璃粉作为粘结剂，环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂，制备的浆料不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及符合欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC，做到了真正意义上的环保，有利于国产太阳能电池的国际化。
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。
本发明是一种太阳能电池用铝浆料的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：
第一步：无铅玻璃粘结剂的制备按照无铅玻璃粘结剂的原料组成及其质量百分比称重：45～55％的Bi2O3、20～30％的ZnO、19.5～21％的B2O3、0～4％的Al2O3、0.5～4％的SiO2、0.5～4％的Sb2O3、0～4％的SrO和0～4％的SnO2；将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围1000～1400℃，保温时间：40～70分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至16～24小时，经300～600目过筛得到环保玻璃粘结剂备用；
第二步：有机粘合剂的制备，按质量份数，取乙基纤维素0.8～1.2份，聚乙烯醇缩丁醛0.3～0.7份，二乙二醇丁醚醋酸酯0.3～0.7份，加入7～9份溶剂加热到90～120℃，充分搅拌至完全溶解制成有机粘合剂；
第三步：按质量份数，取第一步中的无铅玻璃粘结剂0.1～0.5份，1～2μm和3～4μm两种粒径的超细铝粉7.5～8.5份，和第二步中的有机粘合剂0.9～1.1份，再加入0.1～0.3份有机溶剂，0.4～0.6份稀释剂搅拌均匀；
第四步：将第三步中所述搅拌均匀后的原料放入三辊研磨机内充分研磨，研磨至外观细腻，均匀无颗粒时，即可制成硅基太阳能电池用的铝浆料。
在本发明中优选的实施例为，第二步中所述的溶剂可以是丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸醋、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
在本发明中优选的实施例还包括，第四步中所述的稀释剂可以是丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸醋、200号溶剂油、柠檬酸三丁酯、石油醚、硬脂酸、聚乙烯醇、油酸、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物。
在本发明中优选的实施例还包括，在所述铝粉中粒径为1～2μm的约占20～40％，粒径为3～4μm的约占60～80％。
具体实施例见下表：
本发明所制备的环保型太阳能电池用背铝浆料性能如下：
浆料细度≤15μm，固体含量80～87％，粘度25～80kcps(BROOKFIELD DV～II粘度计+14#转子，10RPM)，烧结温度800～950℃。使用该铝浆料印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。
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 (4)
1.一种太阳能电池用铝浆料的制备工艺，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
第一步：无铅玻璃粘结剂的制备按照无铅玻璃粘结剂的原料组成及其质量百分比称重：45～55％的Bi2O3、20～30％的ZnO、19.5～21％的B2O3、0～4％的Al2O3、0.5～4％的SiO2、0.5～4％的Sb2O3、0～4％的SrO和0～4％的SnO2；将称量好的上述原料混合均匀后置于高温电阻炉加热，温度控制范围1000～1400℃，保温时间：40～70分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨16～24小时，经300～600目过筛得到环保玻璃粘结剂备用；
第二步：有机粘合剂的制备，按质量份数，取乙基纤维素0.8～1.2份，聚乙烯醇缩丁醛0.3～0.7份，二乙二醇丁醚醋酸酯0.3～0.7份，加入7～9份溶剂加热到90～120℃，充分搅拌至完全溶解制成有机粘合剂；
第三步：按质量份数，取第一步中的无铅玻璃粘结剂0.1～0.5份，1～2μm和3～4μm两种粒径的超细铝粉7.5～8.5份，和第二步中的有机粘合剂0.9～1.1份，再加入0.1～0.3份有机溶剂，0.4～0.6份稀释剂搅拌均匀；
第四步：将第三步中所述搅拌均匀后的原料放入三辊研磨机内充分研磨，研磨至外观细腻，均匀无颗粒时，即可制成硅基太阳能电池用的铝浆料。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用铝浆料的制备工艺，其特征在于，第二步中所述的溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用铝浆料的制备工艺，其特征在于，第四步中所述的稀释剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸醋、200号溶剂油、柠檬酸三丁酯、石油醚、硬脂酸、聚乙烯醇、油酸、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池用铝浆料的制备工艺，其特征在于，在所述铝粉中粒径为1～2μm的约占20～40％，粒径为3～4μm的约占60～80％。
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