CN102903419B - 一种晶体硅太阳电池正面银浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳电池正面银浆，该银浆由以下质量百分比的原料制成：67-90%的银粉，1-8%的无机粘结剂，2-20%的有机粘合剂，1-5%的添加剂。本发明采用球状银粉和片状银粉的混合物作为导电相，使得该银浆具有较好的导电性能。该产品应用于晶体硅太阳电池上时具有较高的光电转换效率和良好的焊接性能。经测试，其应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%；该产品应用于晶体硅太阳电池上的焊接拉力>2.5N（含铅或者无铅焊带焊接，180°撕拉）。

Description

一种晶体硅太阳电池正面银浆
技术领域
本发明属于电子浆料技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池正面银浆。
背景技术
太阳能是真正取之不尽、用之不竭、蕴藏量极大而又无污染的能源，在全球能源危机的今天，越来越多的国家和地区开始实施“阳光计划”，开发太阳能资源。太阳能发电是直接将太阳辐射能转换为电能，是所有清洁能源中对太阳能的转换环节最少、利用最直接的方式。
目前，主要的太阳电池是晶体硅太阳电池。据统计，在硅光伏界，电池效率每年约提高0.5%，主要源于金属化浆料方面，尤其是正面银浆。一般采用丝网印刷工艺将银浆印刷于硅基片正面，形成正面电极。位于受光面的电极主要包括主栅线和若干细栅线，其中，细栅线收集硅基片中因光生伏特效应产生的光电子，并将这些光电子传输到主栅线上，最终导出电池形成电流。因此，正面银浆对晶体硅太阳电池的电性能有着及其重要的影响。
银浆主要由导电相银粉、无机粘结剂、有机粘合剂以及其他添加剂组成。其中银粉为导电介质；无机粘结剂在高温烧结时熔化，在银粉和硅基底之间形成欧姆接触；有机粘合剂主要起分散和包裹作用，将银粉颗粒均匀的包裹起来，使得导电银浆中的银粉不容易产生沉淀和氧化。正面银浆需要与硅形成良好的接触，并传递光生电流，且不能影响和破坏p-n结。因此，其需要满足以下条件：（1）能够穿透减反射膜，使浆料与硅基片有良好的接触；（2）具有较高的导电性能，实现低串联电阻；（3）较高的线分变率，尽量减少重影；（4）良好的焊接性能，以连接外部线路。
目前国内正面银浆在晶体硅太阳电池的应用上所存在的主要问题是：（1）烧结时烧结范围窄；（2）电池的光电转换效率低；（3）焊接性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高光电转换效率的晶体硅太阳电池正面银浆，且该浆料具有较好的焊接性能。
本发明提供的一种晶体硅太阳电池正面银浆，其由以下质量百分比的原料制成：67-90%的银粉，1-8%的无机粘结剂，2-20%的有机粘合剂，1-5%的添加剂。
本发明所述银粉为球形银粉和片状银粉混合物。其中，球形银粉的表面包覆有表面处理剂，纯度大于99.90%，平均粒度1.0-4.5μm，振实密度3.5-6.5g/cm3，烧蚀率0.3-1.0%；片状银粉的纯度大于99.90%，平均粒度3.0-6.0μm，振实密度3.0-4.5g/cm3。
本发明所述无机粘结剂为玻璃粉，其由以下质量百分比的原料制成：PbO 30-70%，SiO2 5-10%，B2O3 2-10%，Al2O3 3-8%，Bi2O3 10-30%，Zn3(PO4)2·4H2O 5-20%，MgO 1-10%。
本发明所述有机粘合剂由以下质量百分比的原料制成：乙基纤维素4-10%，丙烯酸树脂0-5%，吐温0-10%，乙二醇丙醚15-30，丁基卡必醇醋酸酯10-30%，油酸丁酯5-10%，二乙二醇单丁醚醋酸酯15-35%。
本发明所述助剂为各种市售分散剂、流平剂、润湿剂、触变剂和防沉剂中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该产品应用于晶体硅太阳电池上时具有较高的光电转换效率和焊接性能。经测试，其应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%；该产品应用于晶体硅太阳电池上的焊接拉力>2.5N（含铅或者无铅焊带焊接，180°撕拉）。
具体实施方式
以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。
实施例1
（1）制备无机粘结剂：按质量份PbO 70份，SiO2 5份，B2O3 2份，Al2O3 3份， Bi2O3 10份，Zn3(PO4)2·4H2O 5份和MgO 5份制备无机粘结剂，备用。
（2）制备有机粘合剂：按质量份乙基纤维素4份，丙烯酸树脂2份，吐温5份，乙二醇丙醚18份，丁基卡必醇醋酸酯30份，油酸丁酯6份，二乙二醇单丁醚醋酸酯35份制备有机粘合剂，备用。
（3）银粉：球形银粉和片状银粉的混合物，其中球形银粉的表面包覆有表面处理剂，纯度大于99.90%，平均粒度1.2-1.4μm，振实密度3.5-3.9g/cm3，烧蚀率0.7%；片状银粉的纯度大于99.90%，平均粒度5.0-6.0μm，振实密度3.5-4.0g/cm3。
（4）添加剂：各种市售分散剂、流平剂、润湿剂、防沉剂等中的一种或几种。
按质量份银粉67份，无机粘结剂8份，有机粘合剂20份，添加剂5份制得方阻为3mΩ/□，粘度为3.6 mpa·S，细度为8μm的正面银浆。
将浆料分别印刷于单晶和多晶硅片上（厚度180±20μm），按晶体硅太阳电池的生产工艺流程制成电池片后测试其光电转换效率的数据为：应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%。
将上述印烧了正面银浆的硅电池片按以下方法进行焊接附着力检验：将烧结后的硅片平放，正银电极朝上。经助焊剂处理的焊带平铺在正电极上方，平行紧贴在正电极中央，其中一端超出硅片边缘。用已预热的焊咀（若使用含铅焊带，预热至330℃；若使用无铅焊带，预热至420℃）按压并缓慢滑过焊带，将焊带焊接在正银电极上。将超出硅片边缘端的焊带反向180°弯折，将硅片固定在夹具中，将折起端焊带固定在万能试验机拉力测试头上，以100 mm/min恒速、180°撕拉。经测量，其焊接平均拉力>2.5N。
实施例2
（1）制备无机粘结剂：按质量份PbO 49份，SiO2 9份，B2O3 4份，Al2O3 8份， Bi2O3 16份，Zn3(PO4)2·4H2O 10份和MgO 4份制备无机粘结剂，备用。
（2）制备有机粘合剂：按质量份乙基纤维素8份，丙烯酸树脂2份，吐温5份，乙二醇丙醚30份，丁基卡必醇醋酸酯25份，油酸丁酯10份，二乙二醇单丁醚醋酸酯20份制备有机粘合剂，备用。
（3）银粉：规格同实施例1。
（4）添加剂：规格同实施例1。
按质量份银粉75份，无机粘结剂6份，有机粘合剂15份，添加剂4份制得方阻为2.5 mΩ/□，粘度为4 mpa·S，细度为5μm的正面银浆。
将浆料分别印刷于单晶和多晶硅片上（厚度180±20μm），按晶体硅太阳电池的生产工艺流程制成电池片后测试其光电转换效率的数据为：应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%。
按实施例1的焊接拉力试验方法测得的焊接平均拉力>2.5N。
实施例3
（1）制备无机粘结剂：按质量份PbO 30份，SiO2 6份，B2O3 6份，Al2O3 6份， Bi2O3 25份，Zn3(PO4)2·4H2O 18份和MgO 9份制备无机粘结剂，备用。
（2）制备有机粘合剂：按质量份乙基纤维素10份，丙烯酸树脂5份，吐温3份，乙二醇丙醚28份，丁基卡必醇醋酸酯16份，油酸丁酯8份，二乙二醇单丁醚醋酸酯30份制备有机粘合剂，备用。
（3）银粉：规格同实施例1。
（4）添加剂：规格同实施例1。
按质量份银粉90份，无机粘结剂2份，有机粘合剂6份，添加剂2份制得方阻为2mΩ/□，粘度为5 mpa·S，细度为9μm的正面银浆。
将浆料分别印刷于单晶和多晶硅片上（厚度180±20μm），按晶体硅太阳电池的生产工艺流程制成电池片后测试其光电转换效率的数据为：应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%。
按实施例1的焊接拉力试验方法测得的焊接平均拉力>2.5N。
实施例4
（1）制备无机粘结剂：按质量份PbO 62份，SiO2 6份，B2O3 3份，Al2O3 4份， Bi2O3 13份，Zn3(PO4)2·4H2O 7份和MgO 5份制备无机粘结剂，备用。
（2）制备有机粘合剂：按质量份乙基纤维素9份，丙烯酸树脂3份，吐温8份，乙二醇丙醚29份，丁基卡必醇醋酸酯10份，油酸丁酯9份，二乙二醇单丁醚醋酸酯32份制备有机粘合剂，备用。
（3）银粉：规格同实施例1。
（4）添加剂：规格同实施例1。
按质量份银粉83份，无机粘结剂4份，有机粘合剂10份，添加剂3份制得方阻为5mΩ/□，粘度为4.3 mpa·S，细度为3μm的正面银浆。
将浆料分别印刷于单晶和多晶硅片上（厚度180±20μm），按晶体硅太阳电池的生产工艺流程制成电池片后测试其光电转换效率的数据为：应用于单晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥18.3%，应用于多晶硅太阳电池上的量产平均转换效率≥17.0%。
按实施例1的焊接拉力试验方法测得的焊接平均拉力>2.5N。

Claims (1)

1.一种晶体硅太阳电池正面银浆，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成：67-90%的银粉，1-8%的无机粘结剂，2-20%的有机粘合剂，1-5%的添加剂；所述无机粘结剂为玻璃粉，其由以下质量百分比的原料制成： PbO 30-70%，SiO2 5-10%，B2O3 2-10%，Al2O3 3-8%，Bi2O3 10-30%，Zn3(PO4)2·4H2O 5-20%，MgO 1-10%；所述有机粘合剂由以下质量百分比的原料制成：乙基纤维素4-10%，丙烯酸树脂0-5%，吐温0-10%，乙二醇丙醚15-30%，丁基卡必醇醋酸酯10-30%，油酸丁酯5-10%，二乙二醇单丁醚醋酸酯15-35%。
2．根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池正面银浆，其特征在于：所述银粉为球形银粉和片状银粉混合物。
3．根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池正面银浆，其特征在于：所述球形银粉的表面包覆有表面处理剂，纯度大于99.90%，平均粒度1.0-4.5μm，振实密度3.5-6.5g/cm3，烧蚀率0.3-1.0%。
4．根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池正面银浆，其特征在于：所述片状银粉的纯度大于99.90%，平均粒度3.0-6.0μm，振实密度3.0-4.5g/cm3。
 5．根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池正面银浆，其特征在于：所述添加剂为各种市售分散剂、流平剂、润湿剂、触变剂和防沉剂中的一种或几种。
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