CN103531266A

CN103531266A - 一种晶硅太阳能电池背电极银浆及其制备方法

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Publication number: CN103531266A
Application number: CN201210226900.9A
Authority: CN
Inventors: 张冀东; 白少勇
Original assignee: SUZHOU BOTERUI NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: SUZHOU BOTERUI NEW MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明公开了一种晶硅太阳能电池背电极银浆及其制备方法，该银浆用作生产晶硅太阳能电池的背面电极，其银浆由质量百分比为45-50%的银粉、43-47%的有机粘合剂、1-6%的无机玻璃粉及0-2%的添加剂组成；该银浆的制备方法包括有机粘合剂的制备、无机玻璃粉的配制和浆料的加工工艺。本发明的银浆烧结后银层致密，和硅片形成良好的欧姆接触，接触电阻小，具有优异的导电性能和附着力，可焊性和耐焊性好，光电转换效率高等优点。

Description

一种晶硅太阳能电池背电极银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及生产晶硅太阳能电池背电极的原料领域，特别是涉及一种晶硅太阳能电池背电极银浆及其制备方法。

背景技术

硅基太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极可将电能输出。

现有技术中，太阳能电池背电极主要使用金属银浆料，由金属银粉、有机粘合剂、无机玻璃粉和添加剂等原料配制而成，而根据对电池板高性能的要求，其需要银浆具有优良的印刷性，烧结后与硅片的欧姆接触好，附着力及焊接性能优异等。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种晶硅太阳能电池背电极银浆及其制备方法，具有优良的印刷性，烧结后银层致密，与硅片接触电阻小，可焊性好，光电转换效率高，并能减少太阳能电池生产的白银消耗，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种晶硅太阳能电池背电极银浆，所述银浆配方按质量百分比为：银粉：45～50%，有机粘合剂：43～47%，无机玻璃粉：1～6%，添加剂：0～2%。

进一步，所述银浆配方按质量百分比为：银粉：46～49%，有机粘合剂：44～47%，无机玻璃粉：3～5%，添加剂；0.5～1.5%。

在本发明一个较佳实施例中，所述银粉为球状银粉和片状银粉的混合物，其平均粒径为1.5μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述有机粘合剂的组分配方按质量百分比为：松油醇：45～55%，乙基纤维素：10～15%，二乙二醇丁醚乙酸酯：35～40%。

在本发明一个较佳实施例中，所述无机玻璃粉包括SiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、BaO，其配方按质量百分比为：SiO₂ ：0.1-20%，Bi₂O₃ ：40-80%，B₂O₃ ：0.1-5%，ZnO ：1-10%，BaO ：0.1-5%。

进一步，所述无机玻璃粉包括SiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、BaO，其配方按质量百分比为： SiO₂ ：5～15%， Bi₂O₃ ：50～75%， B₂O₃ ：2～4%，ZnO ：4～8%， BaO ：1～3%。

在本发明一个较佳实施例中，所述添加剂为氧化钛、氧化锡和氧化锑中的至少一种，该添加剂颗粒粒径小于3μm。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一个晶硅太阳能电池背电极银浆的制备方法，包括以下步骤：

a、制备有机粘合剂：按所述有机粘合剂的配比混合后，在70-80℃温度下溶解，得到透明的有机粘合剂；

b、制备无机玻璃粉：按所述无机玻璃粉的配比，称量所有氧化物粉末，混合均匀，装入坩埚中，放入高温电阻炉中，升温至1000-1200℃，熔炼0.5-1小时，将熔化后的无机玻璃粉淬火后装入球磨罐，球磨24小时后，得到粒度小于2μm的无机玻璃粉，烘干备用；

c、制备导电银浆：按所述配方取银粉、有机粘合剂、无机玻璃粉和添加剂，搅拌混合均匀后，在三辊研磨机上进行研磨分散，制得均匀分散，精细度小于15μm，粘度为60-80Pa·S的导电银浆。

在晶硅太阳能电池生产过程中，通过丝网印刷，使浆料均匀地附着在硅片表面，经过烘干、高温烧结等工序后，本发明采用球状和片状混合银粉作为银浆基料，利用特殊氧化物作为添加剂，在硅片背面形成均匀致密的银导电层，和硅片形成良好的欧姆接触，从而获得更高的光电转换效率，优异的可焊性和附着力。

本发明的有益效果是：

1、使用球状和片状银粉混合物，增强了银浆的附着力，增加了欧姆接触，提高了电池片的转换效率；

2、选用铋-硼-硅-锌等氧化物组成的无机玻璃粉，实现了浆料的无铅化。通过调节金属氧化物的配比，可以实现调控无机玻璃粉的软化点等物化性能，改进了无机玻璃粉的物化稳定性和电性能；

3、采用本发明中有机粘合剂的成分比例，增加了浆料的保存时间，使浆料在长时间放置后仍保持均匀分散特性；

4、选用本发明中添加剂，改善了浆料的物化性能和电性能，使浆料易于丝网印刷，提高电池片转换效率。

本发明通过使用合适球状和片状银粉，及无机玻璃粉，使浆料在高温烧结处理过程中与硅片形成良好的欧姆接触，银浆烧结后银层致密，提高了背电极的焊接性和附着力，电池的转换效率高。通过调节银浆中有机粘合剂、无机玻璃粉和添加剂的组分及配比，可以适应现有晶硅太阳能电池的各种生产工艺。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提供一种晶硅太阳能电池背电极银浆，主要是由银粉、有机粘合剂、无机玻璃粉和添加剂四个部分组成，需要对上述四部分物料的配方机理进行说明：

银粉在浆料中是导电功能相，其在高温烧结处理后可与硅形成欧姆接触，在电极中起导电作用；

有机粘合剂起分散作用及印刷时的粘结作用，使无机粉体均匀分散在浆料中，形成一种稳定的悬浮体，保持浆料内各组分的配比；印刷后使浆料附着在硅片表面；

无机玻璃粉在高温烧结过程中熔化，将银粉附着在硅片表面，形成均匀致密的导电膜；

添加剂是用来改变浆料的工艺性能，使浆料具有一定的流动性、触变性、可塑性，使浆料易于丝网印刷。

本发明一种晶硅太阳能电池背电极银浆，银浆配方按质量百分比为：银粉：45～50%，有机粘合剂：43～47%，无机玻璃粉：1～6%，添加剂：0～2%；或银浆配方按质量百分比为：银粉：46～49%，有机粘合剂：44～47%，无机玻璃粉：3～5%，添加剂；0.5～1.5%。

进一步，所述银粉为球状银粉和片状银粉的混合物，其平均粒径为1.5μm；有机粘合剂的组分配方按质量百分比为：松油醇：45～55%，乙基纤维素：10～15%，二乙二醇丁醚乙酸酯：35～40%。

无机玻璃粉包括SiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、BaO，其配方按质量百分比为：SiO₂ ：0.1-20%，Bi₂O₃ ：40-80%，B₂O₃ ：0.1-5%，ZnO ：1-10%，BaO ：0.1-5%；或其配方按质量百分比为：SiO₂ ：5～15%， Bi₂O₃ ：50～75%， B₂O₃ ：2～4%，ZnO ：4～8%， BaO ：1～3%。

另外添加剂为氧化钛、氧化锡和氧化锑中的至少一种，该添加剂颗粒粒径小于3μm。

根据上述晶硅太阳能电池背电极银浆的配比，本发明晶硅太阳能电池背电极银浆的制备方法，其生产工艺如下：

a、制备有机粘合剂：按上述有机粘合剂的配比混合后，在70-80℃温度下溶解，得到透明的有机粘合剂；

b、制备无机玻璃粉：按上述无机玻璃粉的配比，称量所有氧化物粉末，混合均匀，装入坩埚中，放入高温电阻炉中，升温至1000-1200℃，熔炼0.5-1小时，将熔化后的无机玻璃粉淬火后装入球磨罐，球磨24小时后，得到粒度小于2μm的无机玻璃粉，烘干备用；

c、制备导电银浆：按上述配方取铝硅锌合金粉，有机粘合剂，无机玻璃粉和添加剂，混合均匀后，在三辊研磨机上进行研磨分散，制得均匀分散，精细度小于15μm，粘度为60-80 Pa·S的导电银浆。

通过上述配方和生产工艺，本发明晶硅太阳能电池背电极银浆的制备具体实施例如下：

实施例1

一种晶硅太阳能电池背电极银浆（配制500g），制备工艺如下：

（1）有机粘合剂的制备（制备500g）：松油醇240g，乙基纤维素60g，二乙二醇丁醚乙酸酯200g，在70-80℃下搅拌约4小时，使乙基纤维素完全溶解，得透明有机粘合剂；

（2）无机玻璃粉的制备（100g）：称量SiO₂ 14g、Bi₂O₃ 74g、B₂O₃ 4g、ZnO 6g、BaO 2g，混合均匀，装入刚玉坩埚中，放入高温电阻炉中，升温至1200℃，熔炼0.5-1小时，将熔化后的玻璃淬火后装入球磨罐，球磨48小时后，得到粒度小于2μm的玻璃粉，120℃烘干；

（3）银浆的配制（500g）：称取球状和片状混合银粉235g，有机粘合剂235g，无机玻璃粉25g，以及5g的添加剂，在容器中搅拌混合均匀后，在三辊研磨机上进行研磨分散，控制浆料的精细度小于15μm，粘度为60-80 Pa·S。

其银浆的性能：

粘度：（25℃，Brookfield HB Ⅱ Pro+） 63 Pa·S。

精细度：≤ 10μm。

方阻：≤ 30毫欧/方。

上述银浆在生产试用：

浆料	湿重	Uoc	Isc	Rs	Rsh	FF	Eff
								本发明银浆	0.038	0.621	8.441	6.3	7.4	78.14	16.82
对比银浆	0.045	0.620	8.417	6.3	8.4	78.05	16.75

焊接后拉力大于4.5N。

实施例2

（1）有机粘合剂的制备（制备500g）：松油醇250g，乙基纤维素60g，二乙二醇丁醚乙酸酯190g，在70-80℃下搅拌约4小时，使乙基纤维素完全溶解，得透明有机粘合剂；

（2）无机玻璃粉的制备（100g）：称量SiO₂ 13g、Bi₂O₃ 74g、B₂O₃ 4.5g、ZnO 5.5g、BaO 3g，混合均匀，装入坩埚中，放入高温电阻炉中，升温至1200℃，熔炼0.5-1小时，将熔化后的玻璃淬火后装入球磨罐，球磨48小时后，得到粒度小于2μm的玻璃粉，120℃烘干；

（3）银浆的配制（500g）：称取球状和片状混合银粉240g，有机粘合剂232.5g，无机玻璃粉22.5g，以及5g的添加剂，在容器中搅拌混合均匀后，在三辊研磨机上进行研磨分散，控制浆料的精细度小于15μm，粘度为60-80 Pa·S。

银浆的性能：

粘度：（25℃，Brookfield HB Ⅱ Pro+） 68.5 Pa·S。

精细度：≤ 10μm。

方阻：≤ 30毫欧/方。

上述银浆在生产试用：

浆料	湿重	Uoc	Isc	Rs	Rsh	FF	Eff
								本发明银浆	0.041	0.622	8.434	6.3	8.1	78.15	16.86
对比银浆	0.045	0.620	8.417	6.3	8.4	78.05	16.75

焊接后拉力大于5N。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述银浆配方按质量百分比为：银粉：45～50%，有机粘合剂：43～47%，无机玻璃粉：1～6%，添加剂：0～2%。

2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述银浆配方按质量百分比为：银粉：46～49%，有机粘合剂：44～47%，无机玻璃粉：3～5%，添加剂；0.5～1.5%。

3.根据权利要求1或2所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述银粉为球状银粉和片状银粉的混合物，其平均粒径为1.5μm。

4.根据权利要求1或2所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述有机粘合剂的组分配方按质量百分比为：松油醇：45～55%，乙基纤维素：10～15%，二乙二醇丁醚乙酸酯：35～40%。

5.根据权利要求1或2所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述无机玻璃粉包括SiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、BaO，其配方按质量百分比为：SiO₂ ：0.1～20%，Bi₂O₃ ：40～80%，B₂O₃ ：0.1～5%，ZnO ：1～10%，BaO ：0.1～5%。

6.根据权利要求1或2所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述无机玻璃粉包括SiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃、ZnO、BaO，其配方按质量百分比为： SiO₂ ：5～15%， Bi₂O₃ ：50～75%， B₂O₃ ：2～4%，ZnO ：4～8%， BaO ：1～3%。

7.根据权利要求1或2所述的晶硅太阳能电池背电极银浆，其特征在于：所述添加剂为氧化钛、氧化锡和氧化锑中的至少一种，该添加剂颗粒粒径小于3μm。

8.一种晶硅太阳能电池背电极银浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

c、制备导电银浆：按所述银粉、有机粘合剂、无机玻璃粉和添加剂的配方比取得，搅拌混合均匀后，在三辊研磨机上进行研磨分散，制得均匀分散，精细度小于15μm，粘度为60-80Pa·S的导电银浆。