CN103000255A

CN103000255A - 一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料

Info

Publication number: CN103000255A
Application number: CN2012104465333A
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU RUIDE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-10
Filing date: 2012-11-10
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: CN103000255B

Abstract

本发明涉及一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，该适应低温烧结的太阳能电池正银浆料的组成及其重量百分数为：高振实密度银粉55-90%、低温玻璃粉1-5%、烧结促进剂0.1-5%、无机添加剂0-3%、余量为有机载体；其中烧结促进剂为锌、锡、钴、锑及其化合物的一种或几种，高振实密度银粉为球形或类球形，振实密度>5.5g/cm³，低熔点玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm。与现有技术相比，本发明正银浆料可降低银浆烧结的峰值温度，在保证产品性能的同时，提高了生产的效率，适合未来绿色环保节能的发展趋势；同时，该银浆烧结收缩率低，具有非常致密的银膜结构。

Description

一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池正银浆料，具体涉及一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料。

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。在结构上，它包括背面电极、pn结、减反射膜和正面电极。其中，正面电极是用来接收光激发的电子和对外输出电流的。用来制造太阳能电池正面电极的正银浆料其质量直接影响太阳能电池的串联电阻和电池片的光电转化效率，构成了太阳能电池生产中的一个关键技术要点。

目前太阳能电池正银浆料的峰值烧结温度在750-830℃，高烧结温度间接上要求了与其配套使用的背银浆料和背铝浆料也应能适应高烧结温度的工艺要求。这样苛刻的工艺要求使材料更新换代的速度加快，也使电池片的使用寿命受到了考验，不能满足节能环保的要求。

为了降低银浆烧结温度，申请号为200810231663.9的中国专利公开了中低温固化导电银浆，该专利主要是通过采用低熔点玻璃作为无机粘结剂，以及采用颗粒直径为1-10μm、振实密度为2.0-2.5g/cm³的球状银粉为导电体来降低固化温度。但是单一粒径的银粉烧结后银膜结构不够致密。同时，若使用单一大粒径的银粉，其烧结活性不高，不能实现烧结温度的降低；若使用纳米或亚微米的银粉，虽然烧结活性能提高，但其制备工艺复杂，成本昂贵，而且低填充量时无法实现高导电率，往往需要高的填充量才能达到高导电率，这不利于提高产品在市场上的竞争力。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于提供一种成本低廉，性能优越且适合低温烧结的太阳能电池正银浆料。

本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其组成及其重量百分数为：高振实密度银粉55-90%、低温玻璃粉1-5%、烧结促进剂0.1-5%、无机添加剂0-3%、余量为有机载体；其中各组分的重量百分数之和为100%。

上述烧结促进剂为锌、锡、钴、锑及其化合物的一种或几种。该烧结促进剂可以在420℃左右较低的温度区间内与银粒子发生固态相变反应，在银粒子上形成一层复杂的氧化物层，银粒子可通过此氧化物层进行扩散，使得银粒子在低温下可出现烧结颈和晶粒长大；当温度升高时，在银电极内的该氧化物层开始融化，形成流动的液相穿透减反射膜，进而也促进银粒子的液相烧结和向硅基板的扩散，使正银浆料的低温烧结成为可能，同时降低银层和硅基板的串联电阻。

上述高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³，由亚微米银粉和微米银粉组成；亚微米银粉的平均粒径为0.1-2μm，在该高振实密度银粉中的重量百分数为20-50%；微米银粉的平均粒径为2-5μm，在该高振实密度银粉中的重量百分数为50-80%；亚微米银粉和微米银粉均为球形或类球形。使用该亚微米银粉与微米银粉的混合物作为银浆的导电体，可以增强银粉体系的烧结活性，降低浆料烧结的峰值温度。另外，亚微米银粉能有效地填充浆料中微米银粉间的空隙，因此银浆烧结后形成银膜的致密性大为提高，同时烧结收缩率也大为降低，使烧结后得到的电极具有优异的综合性能。再者，采用亚微米银粉和微米银粉的混合物作为正银浆料的导电体并不显著提高生产银浆的成本，相比于以单一的亚微米或纳米银粉为导电体的银浆，成本大为降低，因此对于市场推广有利。

上述低温玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm；其组成和重量百分数为：PbO 60-85%、SiO₂ 1-20%、Al₂O₃ 0.5-5%、MgO 1-10%、ZnO 1-10%，且玻璃粉各组分的重量百分数之和为100%。该低温玻璃粉粒径小、软化点低，在浆料的烧结过程中有利于参与穿越减反射膜的反应，使得低温烧结得到的银层与硅基板的附着力好，且接触电阻小。

上述无机添加剂为MgO、CaO和Ta₂O₅的一种或几种的混合物。

上述有机载体为太阳能电池正银浆料中通用的溶剂（如醇类、醚类、酯类或酮类溶剂中的一种或几种）、通用有机粘合剂（如丙烯酸树脂、纤维素衍生物和聚酯中的一种或几种）以及通用助剂（如消泡剂、流平剂、稳定剂、抗氧化剂、增塑剂中的一种或几种）的混合物。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明太阳能电池正银浆料能实现低温烧结，且烧结后银膜的致密性好，接触电阻低，且成本低廉。

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

本发明是一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其组分及其重量百分数为：高振实密度银粉85%、低温玻璃粉5%、烧结促进剂0.1%、有机载体9.9%。其中，烧结促进剂为锌单质；高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³，由平均粒径为0.1-2μm的亚微米银粉和平均粒径为2-5μm微米银粉组成，亚微米银粉和微米银粉的重量比为50%:50%，且均为球形或类球形；低温玻璃粉的软化点为350-450℃, 平均粒径<2μm，其组成和重量百分数为：PbO 60%、SiO₂ 20%、Al₂O₃ 5%、MgO 7%、ZnO 8%；有机载体由松油醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、蓖麻油、乙醇按60%:10%:10%:10%:10%的重量比组成的混合物。

实施例2

本发明是一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其组分及其重量百分数为：高振实密度银粉55%、低温玻璃粉4%、烧结促进剂5%、无机添加剂0.1%、有机载体35.9%。其中，烧结促进剂为锡单质；高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³，由平均粒径为0.1-2μm的亚微米银粉和平均粒径为2-5μm微米银粉组成，亚微米银粉和微米银粉的重量比为20%:80%，且均为球形或类球形；低温玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm，其组成和重量百分数为：PbO 85%、SiO₂ 1%、Al₂O₃ 3%、MgO 10%、ZnO 1%；无机添加剂为MgO与CaO按重量比50%:50%的混合物；有机载体由二乙二醇丁醚、乙基纤维素、聚乙烯蜡、乙醇按55%:35%:4%:6%的重量比组成的混合物。

实施例3

本发明是一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其组成及其重量百分数为：高振实密度银粉90%、低温玻璃粉1%、烧结促进剂1%、有机载体8%。其中，烧结促进剂为氧化锑和氧化钴按重量比1:1的混合物；高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³，由平均粒径为0.1-2μm的亚微米银粉和平均粒径为2-5μm微米银粉组成，亚微米银粉和微米银粉的重量比为40%:60%，且均为球形或类球形；低温玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm，其组成和重量百分数为：PbO 70%、SiO₂ 10%、Al₂O₃ 0.5%、MgO 9.5%、ZnO 10%；有机载体由丁基卡必醇醋酸酯、松香、邻苯二甲酸二丁酯、Dispers 655按65%:20%:5%:10%的重量比组成的混合物。

实施例4

本发明是一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其组成及其重量百分数为：高振实密度银粉70%、低温玻璃粉3%、烧结促进剂1.5%、无机添加剂3%、有机载体22.5%。其中，烧结促进剂为氧化锑；高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³，由平均粒径为0.1-2μm的亚微米银粉和平均粒径为2-5μm微米银粉组成，亚微米银粉和微米银粉的重量比为45%:55%，且均为球形或类球形；低温玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm，其组成和重量百分数为：PbO 78%、SiO₂ 10%、Al₂O₃ 2%、MgO 1%、ZnO 9%；无机添加剂为MgO与CaO按重量比50%:50%的混合物；有机载体由丙酮、硝基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、蓖麻油、乙醇按60%:10%:10%:10%:10%的重量比组成的混合物。

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

1.一种适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：该正银浆料的组成及其重量百分数为：高振实密度银粉55-90%、低温玻璃粉1-5%、烧结促进剂0.1-5%、无机添加剂0-3%、余量为有机载体；其中各组分的重量百分数之和为100%。

2.根据权利要求1所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述烧结促进剂为锌、锡、钴、锑及其化合物的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述高振实密度银粉的振实密度>5.5 g/cm³。

4.根据权利要求3所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述高振实密度银粉由亚微米银粉和微米银粉组成。

5.根据权利要求4所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述亚微米银粉的平均粒径为0.1-2μm，所述微米银粉的平均粒径为2-5μm。

6.根据权利要求5所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述亚微米银粉和所述微米银粉均为球形或类球形。

7.根据权利要求6所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述亚微米银粉和所述微米银粉在所述高振实密度银粉中的重量百分数分别为20-50%和50-80%。

8.根据权利要求1所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述低温玻璃粉的软化点为350-450℃，平均粒径<2μm。

9.根据权利要求8所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述低温玻璃粉的组成和重量百分数为：PbO 60-85%、SiO₂ 1-20%、Al₂O₃ 0.5-5%、MgO 1-10%、ZnO 1-10%，且玻璃粉各组分的重量百分数之和为100%。

10.根据权利要求1所述的适应低温烧结的太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述无机添加剂为MgO、CaO和Ta₂O₅的一种或几种的混合物。