CN103199128A

CN103199128A - 一种耐高温低翘曲铝浆

Info

Publication number: CN103199128A
Application number: CN2013101175047A
Authority: CN
Inventors: 谢于柳
Original assignee: Hunan Red Sun Photoelectricity Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Red Sun Photoelectricity Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-07
Filing date: 2013-04-07
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-04-07
Also published as: CN103199128B

Abstract

本发明涉及一种耐高温低翘曲铝浆，它由球形铝粉、铋系玻璃粉、无机添加剂以及有机载体组成，主要特点是使用了特别的有机载体和无机添加剂。制备方法是：将所有物料混合均匀后，经三辊研磨机分散至细度＜20微米，粘度25-55pa.s的晶硅光伏电池铝浆。其配方铝浆的优点是：本发明的铝浆制备铝背场时，耐高温烧结，工艺窗口宽，烧结后电池片翘曲低，欧姆接触好，电性能高。

Description

一种耐高温低翘曲铝浆

技术领域

本发明属于晶硅光伏电池用电子浆料领域，涉及一种晶硅光伏电池导电铝浆料，具体涉及一种耐高温低翘曲铝浆。

背景技术

随着太阳能电池制造技术的发展，对铝浆要求是，铝浆有良好的印刷性、导电性、耐侯性和耐化学性能，可与正面银浆、背面银浆共烧结，烧结后硅片附着力好，硅片翘曲低，铝模致密性好，无微裂纹，不起铝珠，光电转化率高。

目前，晶硅光伏电池行业为了节约材料、降低成本，硅片薄片化的趋势愈加明显，从而导致薄硅片的抗弯曲应力性能差，出现了引降低硅片厚度而带来的翘曲问题。在背面铝电极烧结形成后硅基片弯曲大，导致在组件生产过程中的碎片率增大。

发明人之前申请的发明专利，公开号CN102436865A，一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆，本发明属于太阳能电池导电浆料领域，具体提供了一种高光电环保型晶体硅太阳能电池铝浆，其配方为：球形铝粉60份-80份，铋系玻璃粉0.5份-6份，无机添加剂0.5份-5份，有机载体15份-35份，有机添加剂0.5份-6份。混合均匀后，经三辊研磨机分散得粒度＜20μm，粘度35-45pa.s的太阳能电池铝浆。本发明制备的环保铝浆为无铅、汞、铬、钒、铊等重金属离子，以及不含苯、甲醇以及他们的化合物等有害物质的环保电子浆料，性能优越，欧姆接触好，电性能高。

发明人之前发明专利在电池综合电性能方面较高，但是随着硅片薄片化趋势，翘曲问题较为突出。从铝浆的角度出发，降低铝浆本身膨胀系数，去解决电池翘曲问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种耐高温低翘曲铝浆，从铝浆的角度出发，降低铝浆本身膨胀系数，解决电池翘曲问题。本发明的铝浆制备铝背场时，耐高温烧结，工艺窗口宽，烧结后电池片翘曲低，欧姆接触好，电性能高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种耐高温低翘曲铝浆，它由以下重量份的组分组成：

其中，所述无机添加剂为负热膨胀系数的化合物，选自钨酸锆、钒酸锆和磷酸锆中的一种或几种；

所述有机载体由以下重量份的组分组成：

所述中间体由聚合物与溶剂组成，其中聚合物与溶剂的重量百分比为：聚合物︰溶剂=0.1-20︰80-90；所述聚合物选自乙基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、松香改性酚醛树脂中的一种或者多种；所述溶剂选自二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、二甘醇丁醚、苯甲醇、松油醇、柠檬酸三丁酯、醇酯十二、蓖麻油和十六醇中的一种或者多种。

所述球形铝粉中粒径优选为DN50≤10微米，球形铝粉的振实密度优选为1.30g/mL-1.48g/mL。

所述铋系玻璃粉中粒径优选为Dn50≤10微米。

所述有机载体优选由以下重量份的组分组成：

所述聚合物与溶剂的重量百分比优选为：聚合物︰溶剂=12-20︰80-90。

所述稀释剂优选选自二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二甘醇丁醚、松油醇、柠檬酸三丁酯、醇酯十二、蓖麻油和十六醇中的一种或者多种。

所述铝浆的细度优选＜20微米，粘度优选为25pa.s-55pa.s。

所述有机载体的制备方法是：先将选取的溶剂混合后加热到80℃-120℃，然后按比例添加聚合物，搅拌至聚合物完全溶解，再在80℃-120℃下保温2-3小时，冷却，过滤得中间体；然后在所述中间体中加入稀释剂、触变剂和分散剂，混合均匀。

下面对本发明做进一步的解释和说明：

本发明所使用的铋系玻璃粉不含铅、汞、铬、钒、铊等有害物质以及铅、汞、铬、钒、铊的化合物，不含铅、钒、铊等金属或其化合物，符合欧盟的ROSH指令和美国的REACH要求。且铋系玻璃粉优选由不同粒径的玻璃粉组成，控制球形铝粉中粒径DN50≤10微米，球形铝粉的振实密度为1.30g/mL-1.48g/mL，具有可靠的附着力，同时使烧结后硅片翘曲小、电池综合电性能更高。

本发明的球状铝粉优选由不同粒径的球铝经级配而成，控制中粒径Dn50≤10微米即可，通过不同的级配使铝浆烧结后铝模更加的均与、致密、光滑、提高铝模导电性。

本发明的无机添加剂为负热膨胀系数的化合物，选自微米级的钨酸锆、钒酸锆和磷酸锆中的一种或几种；负热膨胀系数的化合物可以降低铝浆体系热膨胀系数，提高烧结温度，降低电池翘曲。

本发明精心配制的有机载体中含中间体和稀释剂，同时添加分散剂BYK180和抗沉降触变剂BYK410，提高铝浆的分散性能和抗沉降性能，使浆料均匀性好。在载体的设计上参考烧结炉的烧结曲线，根据有机物的挥发特性，精心的配制，使金属粉末、玻璃粉、无机添加剂有良好的湿润性，并避免产生团聚。

与现有技术相比，本发明的优势是：

1、本发明的浆料含微米级的负膨胀系数的无机添加剂，可以降低铝浆体系热膨胀系数，提高烧结温度，降低电池翘曲。

2、本发明的铝浆中烧结温度高，电池翘曲小；印刷该浆料的电池综合电性能高。

3、本发明的铝浆中有机载体所使用BYK180为分散剂、BYK410为触变剂，使得浆料分散性、稳定性、抗沉降性能好。本发明的所使用的溶剂使得浆料成膜性和流平性好。

4、本发明的铝浆中有机载体的制备方法先加热溶剂，后投入聚合物，融化速度快，且不容易引起树脂团聚而造成溶解难。使用本发明的有机载体，可以容易、方便的调出不同粘度的浆料。

5、本发明的铝浆制备铝背场时，耐高温烧结，工艺窗口宽，烧结后电池片翘曲低，欧姆接触好，电性能高。

附图说明

图1是实施例1中有机中间体制备工艺流程图；

图2是实施例1中铝浆制备工艺流程图；

图3是实施例1中玻璃粉制备图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

一、铝浆制备

1、铋系玻璃粉制备

如图3所示，将分析纯级别的二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化锑、氧化钡、氧化铋等氧化物按照下表称量好，用V型混料机混合均匀后，投入到高铝坩埚中，用厢式烧结炉300℃预热30分钟后，接着厢式烧结炉烧结2小时融化均匀后，投入到离子水中水淬，再用粉碎机粉碎到1mm左右玻璃体，最后行星球磨机球磨至10微米，烘干后得所需铋系玻璃粉，中粒径Dn50≤10微米。

表1铋系玻璃粉配方表（重量份）

序号物资名称	型号规格	可添加的比例	铋系玻璃粉a
				1SiO₂	分析纯	5-15	10.00

2	Al₂O₃	分析纯	15-30	25.00
					3	ZnO	分析纯	8-20	10.00
4	Sb₂O₃	分析纯	5-15	10.00
					5	Na₂O	分析纯	0.5-3	1.00
6	BaO	分析纯	10-20	10.00
					7	Bi₂O₃	分析纯	20-45	34.00
8	合计			100.00份

2、有机载体的制备

（1）中间体制备

如图1所示，将二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、松油醇、二甘醇丁醚、醇酯十二投入到不锈钢反应釜中，转速10-30转/分，加热到80℃，再投入乙基纤维素、丙烯酸树脂，恒温120℃反应2小时，待聚合物完全溶解后冷却至室温、过滤、出料入库；

表2中间体配方比表（重量份）

序号	物资名称	可添加的比例	中间体a
				1	二甘醇甲醚	0-8	8.00
2	二甘醇乙醚	0-5	3.00
				3	松油醇	60.00	60.00
4	二甘醇丁醚	8-40	9.00
				5	醇酯十二	2-15	8.00

6	乙基纤维素	0.5-12	6.00
				7	聚甲基丙烯酸树脂	0.5-12	6.00
8	合计		100.00份

（2）稀释剂制备

将二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、松油醇、二甘醇丁醚、醇酯十二投入到搅拌机中，等混合均匀，出料入库；

表3稀释剂配方比表（重量份）

（3）有机载体配比

将中间体a、稀释剂a、BYK410和BYK180按照下表称取，混合均匀后得本铝浆配方所需要有机载体。

表4有机载体配比表（重量份）

序号物资名称	可添加的比例	有机载体a
			1中间体	0.5-22.5	7.50
2稀释剂	0.5-22	15.00

3	BYK410	0.5-1	0.50
				4	BYK180	0.5-1	0.50
5	合计		23.50份

3、铝浆制备，制备过程如图2所示。

（1）铝浆预混合

将球形铝粉、无机添加剂、铋系玻璃粉a的组分称量好，与有机载体a投入到双行星搅拌机中，进行预混合4小时，转速60-80转/分；

（2）铝浆研磨分散

将预混合好的铝浆在三辊研磨机上进行研磨分散，得细度＜20微米的铝浆。

（3）真空脱泡

将工序二研磨分散好的铝浆用真空消泡机进行真空消泡，转速0-30转/分钟，真空度要求负压0.098Pa的，粘度在35-60pa.s铝浆成品；

（4）封装、入库

根据上述办法，分别制备下列几款铝浆，见下表5

表5铝浆配比表（w%）

二、铝浆应用

将上述制备好的铝浆在湖南红太阳光电科技有限公司电池生产线上应用，156*156多晶硅片，印刷增重1.35-1.6g，烘干180-220℃，烧结峰值850-930℃；烧结后铝膜银灰色、致密、光滑、无铝珠、无铝包，不起疤、不掉灰，组件用EVA粘结铝膜无剥离现象，所应用电池片测试分选结果如下表6：

表6电池片测试分选结果表

由表5可见，本发明的铝浆制备铝背场时，耐高温烧结，工艺窗口宽，烧结后电池片翘曲低，欧姆接触好，电性能高。

目前一般产线的烧结温度第9温区是915℃，本发明的浆料就可以烧结到930℃，甚至更高，比一般产线的浆料的烧结温度高。

以上实施例对本发明的实施方式作了描述，但这些实施方式仅是出于示例的目的而不是限制本发明。本领域技术人员可以在不背离本发明的范围和精神的前提下，对于具体实施方式进行变化和修改，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效设计，且应该包含有本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种耐高温低翘曲铝浆，其特征是，它由以下重量份的组分组成：

所述有机载体由以下重量份的组分组成：

所述中间体由聚合物与溶剂组成，其中聚合物与溶剂的重量百分比为：聚合物:溶剂=0.1-20:80-90；所述聚合物选自乙基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸树脂、松香改性酚醛树脂中的一种或者多种；所述溶剂选自二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、二甘醇丁醚、苯甲醇、松油醇、柠檬酸三丁酯、醇酯十二、蓖麻油和十六醇中的一种或者多种。

2.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述球形铝粉中粒径DN50≤10微米，球形铝粉的振实密度为1.30g/mL-1.48g/mL。

3.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述铋系玻璃粉中粒径Dn50≤10微米。

4.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述有机载体由以下重量份的组分组成：

。

5.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述聚合物与溶剂的重量百分比为：聚合物:溶剂=12-20:80-90。

6.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述稀释剂选自二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二甘醇丁醚、松油醇、柠檬酸三丁酯、醇酯十二、蓖麻油和十六醇中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述铝浆的细度＜20微米，粘度为25pa.s-55pa.s。

8.权利要求1-7之一耐高温低翘曲铝浆，其特征是，所述有机载体的制备方法是：先将选取的溶剂混合后加热到80℃-120℃，然后按比例添加聚合物，搅拌至聚合物完全溶解，再在80℃-120℃下保温2-3小时，冷却，过滤得中间体；然后在所述中间体中加入稀释剂、触变剂和分散剂，混合均匀。