CN102655040A

CN102655040A - 一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法

Info

Publication number: CN102655040A
Application number: CN2011104523283A
Authority: CN
Inventors: 李驰
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102655040B

Abstract

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特点是，包括以下步骤：(A)无铅玻璃粘结剂的制备：按照原料组成及质量百分比称取；将称量好的原料混合均匀后加热，温度控制在900-1200℃，保温时间30-60分钟，然后用去离子水淬火后，球磨至0.5-2μm，经200-400目过筛；(B)有机粘合剂的制备：取乙基纤维素，环氧树脂，液体石蜡，再加入溶剂后加热到70-120℃，充分搅拌至完全溶解；(C)取步骤A中得到的玻璃粉，超细银粉，有机粘合剂，以及稀释剂搅拌均匀，进行研磨至平均粒径为0.2-1μm。本发明提供了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆，可以替代现有的含铅银浆，满足环保的要求。

Description

一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法。

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到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	其他
					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。背电场银浆是太阳能电池背电极的重要材料，通过丝网印刷的方法专门用在晶体硅太阳能电池的硅片背面，形成附着力强、低欧姆接触电阻的背电极栅线。电子浆料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，晶体硅太阳能电池背电场银浆目前国内年使用量在150吨以上，而且随着光伏产业的爆炸式增长，现有的含铅背电场银浆对环境的污染越来越大，它的使用将逐步受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，采用该方法制备的背电场银浆完全符合欧盟RoHS的环保要求，能够用于替代目前普遍使用的非环保(含铅)背电场银浆。

一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特别之处在于，包括以下步骤：

(A)无铅玻璃粘结剂的制备：按照原料组成及质量百分比称取ZnO20-30％、B₂O₃ 20-25％、Tl₂O₃ 1-3％、SiO₂ 1-3％、La₂O₃ 1-3％、TiO₂ 1-3％，余量为Bi₂O₃；

将称量好的上述原料混合均匀后加热，温度控制在900-1200℃，保温时间30-60分钟，然后将熔融至液态的原料使用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经200-400目过筛得到低玻璃化温度玻璃粉备用；

(B)有机粘合剂的制备：按照重量份计，取乙基纤维素0.8-1.2份，环氧树脂0.3-0.7份，液体石蜡0.3-0.7份，再加入7-9份溶剂后加热到70-120℃，充分搅拌至完全溶解后得到淡黄色透明有机粘合剂；

(C)按照重量份计，取步骤A中得到的玻璃粉0.1-0.5份，平均粒径范围0.2-2um的超细银粉6.5-7.5份，和步骤B中得到的有机粘合剂1.4-1.6份，以及0.4-0.6份稀释剂搅拌均匀，进行研磨至平均粒径为0.2-1um即可。

步骤(B)中所述溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、石油醚、松节油和松油醇中的至少一种。

步骤(C)中所述稀释剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油和环己酮中的至少一种。

步骤(C)中超细银粉是枝状微晶银粉。

本发明提供的背电场银浆是使用环保玻璃粉作为粘结剂，环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂，制备的银浆不含欧盟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及其原料的进出口。本发明提供了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆，可以替代现有的含铅银浆，满足环保的要求。

具体实施方式

本发明提供了一种可用于丝网印刷的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆，本背电场银浆完全符合欧盟RoHS的环保要求(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(含铅)背电场银浆的理想取代物。

本发明的具体技术方案如下：一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆，包括以下基本步骤：步骤A：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，ZnO 20-30％；B₂O₃ 20-25％；Tl₂O₃1-3％；SiO₂ 1-3％；La₂O₃ 1-3％；TiO₂ 1-3％；余量为Bi₂O₃；引入氧化铊(Tl₂O₃)和氧化镧(La₂O₃)，用来降低玻璃粉的玻璃化温度(Tg)，使得浆料中的玻璃粉在烧结过程的很短峰值时间(4-5秒)内更容易渗透到晶体硅电池的基体。

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：900-1200℃，保温时间：30-60分钟，将熔融至液态的原料使用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经200-400目过筛得到低玻璃化温度(Tg)玻璃粉备用，这样制得的玻璃粉不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质；

步骤B：有机粘合剂的制备，取乙基纤维素0.8-1.2份，环氧树脂0.3-0.7份，液体石蜡0.3-0.7份，加入7-9份溶剂加热到70-120℃，充分搅拌至完全溶解后制成淡黄色透明有机粘合剂；加入液体石蜡的目的是增加浆料的塑性，提高电极的印刷高度，进而增强转换效率。

步骤C：取步骤A中的硼锌铋系列玻璃粉0.1-0.5份，平均粒径范围0.2-2um枝状微晶银粉6.5-7.5份，和步骤B中的有机粘合剂1.4-1.6份，以及0.4-0.6份稀释剂充分研磨至粒径为0.2至1um，即可制成环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆。

步骤B中所述的溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、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，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。步骤C中所述的稀释剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油、环己酮中的一种或几种以任意比例的混合物，都不在欧盟RoHS指令禁用物质范围。

具体实施例见下表：

本发明所制备的环保型晶体硅太阳能电池背电场银浆性能如下：浆料最大细度≤15um，平均细度≤10um，固体含量66-80％，粘度100-250kcps(BROOKFIELD DV-II粘度计+14#转子，10RPM)，烧结温度峰值760-900℃。经过使用证明，使用该背电场银浆印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。

Claims

1.一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于：步骤(B)中所述溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、石油醚、松节油和松油醇中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于：步骤(C)中所述稀释剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇、蓖麻油和环己酮中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的一种晶体硅太阳能电池背电场银浆的制备方法，其特征在于：步骤(C)中超细银粉是枝状微晶银粉。