CN102992631B - 太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法和应用。该太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉是由60-85%氧化铋、1-10%氧化锌、0.5-5%氧化硼、1-20%玻璃用高岭土、0-5%二氧化钛、0-10%二氧化硅和0-10%氧化铝配制加工而成，其中各原料组分的重量百分数之和为100%，所制得玻璃粉的软化点为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。与现有技术相比，本发明无铅玻璃粉原料组分简单，成本低廉，同时所得玻璃粉具有合适的软化点和膨胀系数，粘接力强，不含铅和镉，符合环保和较宽烧结工艺温度的要求，适合用作太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂。

Description

太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种电子浆料用玻璃粉，具体涉及一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法和应用。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。随着太阳能电池被越来越多地应用于各类场合，其市场需求量日益增加，这类产品在生产、回收过程中对自然环境及人们的工作、生活造成的影响也引起了社会的广泛关注。传统的用来印刷电池正面电极和背面电极的电子浆料多以含铅玻璃粉作为无机粘接剂。除了在熔制这些玻璃粉时铅会大量地挥发到空气中之外，在使用这些玻璃粉的过程中甚至废弃之后，玻璃粉中所含的铅也会逐渐地溶出，对自然环境和社会环境产生极大的威胁。因此，随着全世界范围内对环保要求的不断增加，制备具有良好使用性能、制造性能以及价格低廉的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，现已成为太阳能电池制造行业的人士所亟待解决的重要问题之一。
为了实现电子浆料用玻璃粉的无铅化，申请号为200810201761.8的中国专利公开了一种以氧化铋、氧化硼、氧化锌、氧化铝和氧化硅为原料制备的无铅玻璃粉，但由于该原料中包含Al2O3，故该玻璃粉的烧结温度较高，成本较贵；另外，申请号为200910102949.1的中国专利公开了一种以氧化硼、氧化锌、氧化铋和堇青石矿为原料制备的无铅玻璃粉，该无铅玻璃粉在原料上采用堇青石矿代替氧化硅、氧化铝和氧化镁三种组分，降低了制造成本，但软化温度仍较高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有低软化温度、合适膨胀系数、良好粘接性能、稳定的化学性能、优良抗潮解性且成本低廉的无铅玻璃粉。
本发明的另一个目的在于提供一种制备上述无铅玻璃粉的方法。
本发明的另一个目的在于指出上述无铅玻璃粉的应用。
本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉由重量百分数为60-85%的氧化铋、1-10%的氧化锌、0.5-5%的氧化硼、1-20%的高岭土、0-5%的二氧化钛、0-10%的二氧化硅和0-10%的氧化铝配制加工而成；其中，各原料组分的重量百分数之和为100%，所述的高岭土为玻璃用高岭土；该无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，其最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
一种制备上述太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉的方法，包括以下步骤：
 ①配制混合料：按比例称量好上述的无铅玻璃粉各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；
②将混合料在1200-1800℃时的电阻炉中加热熔化，保温0.5-1小时，得到玻璃液；
③将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；
④将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。
上述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉的应用，除了适合于用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂外，还适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明的玻璃粉以氧化铋、氧化锌、氧化硼、氧化铝、二氧化硅和二氧化钛为主要成分，二氧化钛可以有效活化氧化铝晶格，降低玻璃粉的烧结温度，同时二氧化钛还可成为玻璃结晶的成核剂，提高电子浆料与基板的粘结强度；另一方面，以玻璃用高岭土部分或全部代替高纯度的氧化铝和高纯度的二氧化硅作为原料组分之一，可以大大降低了原料成本，使生产配方更为简单，同时高岭土中含有的少量或微量成分，如氧化铝、氧化钙和氧化镁，能起到增加玻璃的化学稳定性和机械强度的作用。该无铅玻璃粉具有合适的软化温度和线膨胀系数，且粒径适中，粘接力强，适合作为太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂以及其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合；同时，其配方满足环保要求，原料成本低，操作工艺简单，满足工业化生产的要求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。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电池电子浆料用无铅玻璃粉，由重量百分数为85%的氧化铋、5%的氧化锌、0.5%的氧化硼、1%的玻璃用高岭土、5%的二氧化钛和3.5%的二氧化硅配制加工而成。该无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，其最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
本发明还包括一种制备上述无铅玻璃粉的方法及其应用。该方法包括以下步骤：按上述比例称量好各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；将混合料在1200℃时的电阻炉中加热熔化，保温1小时，得到玻璃液；将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。该无铅玻璃粉适合用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂，以及适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
实施例2
本发明是一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，由重量百分数为60%的氧化铋、10%的氧化锌、5%的氧化硼、10%的玻璃用高岭土、10%的二氧化硅和5%的氧化铝配制加工而成。该无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，其最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
本发明还包括一种制备上述无铅玻璃粉的方法及其应用。该方法包括以下步骤：按上述比例称量好各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；将混合料在1400℃时的电阻炉中加热熔化，保温0.5小时，得到玻璃液；将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。该无铅玻璃粉适合用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂，以及适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
实施例3
本发明是一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，由重量百分数为65%的氧化铋、1%的氧化锌、2%的氧化硼、20%的玻璃用高岭土、2%的二氧化钛和10%的氧化铝配制加工而成。该无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，其最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
本发明还包括一种制备上述无铅玻璃粉的方法及其应用。该方法包括以下步骤：按上述比例称量好各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；将混合料在1800℃时的电阻炉中加热熔化，保温0.5小时，得到玻璃液；将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。该无铅玻璃粉适合用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂，以及适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
实施例4
本发明是一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，由重量百分数为70%的氧化铋、3%的氧化锌、5%的氧化硼、2%的玻璃用高岭土、2%的二氧化钛、10%的二氧化硅和8%的氧化铝配制加工而成。该无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃，在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1，其最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
本发明还包括一种制备上述无铅玻璃粉的方法及其应用。该方法包括以下步骤：按上述比例称量好各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；将混合料在1500℃时的电阻炉中加热熔化，保温0.75小时，得到玻璃液；将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。该无铅玻璃粉适合用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂，以及适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。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 (7)

1.一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，其特征在于：该无铅玻璃粉由重量百分数为60-85%的氧化铋、1-10%的氧化锌、0.5-5%的氧化硼、1-20%的高岭土、0-5%的二氧化钛、0-10%的二氧化硅和0-10%的氧化铝配制加工而成；其中，各原料组分的重量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，其特征在于：所述无铅玻璃粉的软化温度为400-500℃。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，其特征在于：所述无铅玻璃粉在20-300℃下线膨胀系数为90-110×10-7℃-1。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，其特征在于：所述无铅玻璃粉的最大粒径不超过5μm，中值粒径不超过2μm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，其特征在于：所述高岭土为玻璃用高岭土。
6.一种制备权利要求1所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉的方法，其特征在于：所述无铅玻璃粉按下列步骤加工而成：
 ①配制混合料：按比例称量好权利要求1所述的无铅玻璃粉各原料组分，并将各原料组分充分混合均匀，制成混合料；                                     
②将混合料在1200-1800℃时的电阻炉中加热熔化，保温0.5-1小时，得到玻璃液；
③将熔制好的玻璃液在水中快速冷却后取出干燥；
④将干燥好的玻璃装入球磨机中球磨，过400目筛，得到本发明无铅玻璃粉。
7.按照权利要求1或6所述的太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉的应用，其特征在于：所述无铅玻璃粉除了适合用于太阳能电池电子浆料中的无机粘合剂外，还适合用于其线性膨胀系数与该无铅玻璃粉线性膨胀系数相同或相近的两种材料之间的互相粘合。
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