CN103198880A

CN103198880A - 一种用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆及其制备方法

Info

Publication number: CN103198880A
Application number: CN2013101439219A
Authority: CN
Inventors: 张月芳; 郝万军; 虞学红; 陈文钦
Original assignee: Hainan University
Current assignee: Hainan University
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆及其制备方法，该导电银浆包括以下组分及含量(wt％)：微米纳米复合银粉78-82、无铅玻璃粉3-4、无机溶剂12-20、增稠剂0.7-1.2、其他添加剂0-2。备料后，通过银浆的配制，无铅玻璃相的配制、有机载体的配制、及银浆料的生产步骤，得到硅太阳能电池用正面导电银浆。本发明用纳米微米银粉复合制作电子浆料，可适用于更大目数的丝网印刷，从而得到细密程度更高的电极涂层；具有良好的印刷性、导电性、抗氧化性，可与背电极浆料共烧结，烧结后附着力好，与硅片的接触电阻低；同时，由于纳米银粉的熔点较低，制得的银浆料烧结温度降低，还可以减少银用量，降低生产成本。

Description

一种用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于太阳能电池的正面银浆及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，对能源的需求不断增加，太阳能电池等绿色能源发展迅速，成为世界上备受关注的新兴朝阳产业。目前，太阳能电池已在民用电力、交通、军用航海以及航天航空等诸多领域发挥着越来越大的作用。

在太阳能电池巨大的应用价值及市场潜力的推动下，世界各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争得一席之地。自20世纪70年代以来，太阳能电池的全球平均年增长率达30%以上，其中2009年的销售达到720MW,而2010年和2011年达到了的15500MW，而太阳能电池的生产成本则以每年7.5%的平均速度下降。预计今后10年，太阳能光伏行业还将以20%-30%的速度增长，成为世界上最具发展前景的朝阳产业之一，到2020年，太阳能发电在所有能源中的比例预计能够达到3%-5%。

经过数十年的努力，中国已经成功超越欧洲、日本，成为世界太阳能电池生产第一大国。太阳能电池银浆制备技术是高效低成本太阳能电池的关键技术，太阳能电池银浆更是制造太阳能电池的主要原材料。太阳能电池电极占据着整个电池约12%的成本，其对效率的影响也十分关键，因此如何在成本和效率这两个方向上做出改进，是整个行业一直关注的重点和难点。太阳能电池正、背面电极的丝网印刷和烧制工序作为太阳能电池单体制作的最后一道工序，其材料的选择和条件的控制将直接影响着整个太阳能电池的各项性能。目前市场上太阳能电池银浆基本上被美国DUPANT、美国FERRO和德国Hereaus这三家公司垄断。

目前，针对晶体硅电池转化效率不够高，导电银浆料的体积电阻较大，细线印刷性不高等技术上存在的缺陷，中国一些企业和个人进行了很多研究。对浆料的配方进行了一些改进，在一定程度上改善太阳能电池的某些性能，但是对银浆收缩率、烧结后与硅片的附着力，接触电阻、细线分辨率等性能的改良还是比较有限。

发明内容

本发明的目的是提供了一种收缩率低、银浆收缩率、烧结后与硅片的附着力好，接触电阻低、细线分辨率高的晶体硅太阳能电池片的正面银浆。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，该正面银浆包括以下组分及含量：微米纳米复合银粉78～82wt％、无铅玻璃粉3～4wt％、有机溶剂12～20wt％、增稠剂0.7～1.2wt％、添加剂0～2wt％。

所述的微米纳米复合银粉为微米银粉和纳米银粉的混合体；微米银粉细度≤15μm；纳米银粉细度50～100纳米；纳米银粉在微米纳米复合银粉中的质量比值在5%～10%之间；纳米银粉振实密度≥3.5g/cm³，粘度20～100Pa·s，烧结收缩比小。

所述的无铅玻璃粉包括以下重量百分比的组分：Bi₂O₃45～65％；SiO₂10～13％；B₂O₃5～10％；Al₂O₃1～10％；ZnO10～30％；烧结温度为650～750℃。

所述的有机溶剂包括松油醇、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯。

所述的增稠剂为乙基纤维素和丙烯酸树脂。

所述的添加剂包括触变剂聚酰胺醋、偶联剂KH-570、活性剂软磷脂等。

本发明的另一目的在于提供用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆的制备方法，包括以下步骤：按照配方要求，将所述微米纳米复合银粉、无铅玻璃粉、有机溶剂、增稠剂以及其他添加剂搅拌成为均一的糨糊状半流体；将上述浆体在三辊轧机上反复滚扎50次，即可得到晶体硅太阳能电池片的正面银浆。通过微米银粉和纳米银粉的复合以及溶剂的微调使银浆微米银粉细度≤15μm；纳米银粉细度50～100纳米，粘度20-100Pa·s。

与现有技术相比，本发明通过微米银粉与纳米银粉复合已及银粉的形貌控制解决导电性能、抗氧化性；通过玻璃粉解决烧结温度范围和结合强度；通过增稠剂和有机溶剂解决细线丝网印刷性能，从而提高晶体硅电池转化效率，降低导电银浆料的体积电阻，改善银层表面抗氧化性，可使银浆适用于更大目数的丝网印刷，具有良好的印刷性、导电性、抗氧化性、耐酸性和耐化学性能，可与背电极浆料共烧结，烧结后附着力好，与硅片的接触电阻低；同时，由于纳米银粉的熔点较低，制得的银浆料烧结温度降低，还可以减少银用量，降低生产成本，作为硅太阳能电池用正面导电银浆，代替进口产品。

具体实施方式

实施例1

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为95:5，微米银粉细度为5微米，纳米银粉细度为50纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为乙基纤维素。

实施例2

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为95:5，微米银粉细度为5微米，纳米银粉细度为70纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为50%乙基纤维素+50%丙烯酸树脂。

实施例3

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为90:10，微米银粉细度为5微米，纳米银粉细度为80纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为50%乙基纤维素+50%丙烯酸树脂。

实施例4

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为90:10，微米银粉细度为15微米，纳米银粉细度为90纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为乙基纤维素。

实施例5

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为90:10，微米银粉细度为15微米，纳米银粉细度为100纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为乙基纤维素。

实施例6

组成成分：

其中微米银粉与纳米银粉的比例为90:10，微米银粉细度为15微米，纳米银粉细度为90纳米，有机溶剂为65wt%松油醇+20wt%柠檬酸三丁酯+15wt%邻苯二甲酸二丁酯；添加剂为触变剂聚酰胺醋+偶联剂KH-570+活性剂软磷脂；增稠剂为50%乙基纤维素+50%丙烯酸树脂。

实施例1-6按照上述配方要求，将微米纳米复合银粉、无铅玻璃、有机溶剂、增稠剂和添加剂搅拌成为均一的糨糊状半流体；将上述浆体在三辊轧机上反复滚扎50次，即可得到硅太阳能电池用正面导电银浆。通过溶剂的微调使银浆微米银粉细度≤15μm；纳米银粉细度50～100纳米，粘度20-100Pa·s。

用上述配方制备的银浆经过人工丝网印刷、平流、干燥、烧结制得太阳能电池银电极。分析银膜的方阻及附着力研究玻璃粉的含量对可焊性能的影响。

按照上述实施例1-6生产制备出来的硅太阳能电池用正面银浆的性能参数如下：

根据上述实验结果可知，实施例中纳米微米复合银粉的使用已经无机溶剂性能的改良，使该正面银浆收缩率的降低，方阻较小，导电通路得到强化，膜层的导电能力得到有效提高；附着力和细线分辨率也达到了较好的水平。这些性能的改善均有利于太阳能电池光电转换效率的提高。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于：该正面银浆包括以下组分及含量：微米纳米复合银粉78～82wt％、无铅玻璃粉3～4wt％、有机溶剂12～20wt％、增稠剂0.7～1.2wt％、添加剂0～2wt％。

2.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于：所述的微米纳米复合银粉为微米银粉和纳米银粉的混合体；微米银粉细度≤15μm；纳米银粉细度50～100纳米；纳米银粉在微米纳米复合银粉中的质量比值在5%～10%之间；纳米银粉振实密度≥3.5g/cm³，粘度20～100Pa·s。

3.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于：所述的无铅玻璃粉包括以下重量百分比的组分：Bi₂O₃45～65％；SiO₂10～13％；B₂O₃5～10％；Al₂O₃1～10％；ZnO10～30％；烧结温度为650～750℃。

4.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于，所述的有机溶剂包括松油醇、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯。

5.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于：所述的增稠剂为乙基纤维素和丙烯酸树脂。

6.根据权利要求1所述的用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆，其特征在于：所述的添加剂包括触变剂聚酰胺醋、偶联剂KH-570、活性剂软磷脂。

7.根据权利要求1至6中任一项所述用于晶体硅太阳能电池片的正面银浆的制备方法，包括以下步骤：按照配方要求，将所述微米纳米复合银粉、无铅玻璃粉、有机溶剂、增稠剂以及其他添加剂搅拌成为均一的糨糊状半流体；将上述浆体在三辊轧机上反复滚扎50次，即可得到晶体硅太阳能电池片的正面银浆。