CN103545014B - 一种高效太阳能铝浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝浆领域，尤其是一种高效太阳能铝浆的制备方法，包括以下步骤：（1）有机粘结剂的制备，（2）玻璃粉的制备，（3）铝浆的制备，称取球形铝粉75份，称取步骤（2）中制得的玻璃粉3～5份，称取步骤（1）中制得的有机粘结剂20～22份，机械搅拌30min混合均匀得到预混合浆料，然后转入研磨机中研磨，研磨至所需规格后出料，得所需高效太阳能铝浆。采用本发明的技术方案的有益效果是：因为在粘合剂体系中使用了含硼有机高分子，分散非常均匀，所以形成的BSF层的浓度也非常均匀，避免了使用无机硼而造成分散不均匀性，提高了光电转换效率；由于使用了有机硼改性高分子树脂，该树脂中的含硼量相当高，可以进一步提高BSF的浓度。

Description

一种高效太阳能铝浆的制备方法
技术领域
本发明属于铝浆领域，具体涉及一种高效太阳能铝浆的制备方法。
背景技术
太阳能铝浆一般由三大部分组成，铝粉、玻璃粉和有机粘结剂。其中有机粘结剂一般是在松油醇体系中添加各类沸点不同的溶剂，并且以乙基纤维素和改性酚醛树脂作为增稠剂和成膜剂；铝粉的作用是在高温下熔融烧结和硅片形成良好的硅铝合金层和BSF层，从而提高晶体硅太阳能电池的转换效率；而玻璃粉的作用是促进铝粉的熔融烧结，帮助形成更为均匀的BSF层。
为了进一步提高电池片的光电转换效率，传统办法一般是通过增加玻璃粉的烧结活性来增加BSF层的厚度；或者在铝浆中加入硼粉或者有机硼酸酯等物质，提高BSF层的浓度。但以上办法的缺点是：(1)玻璃粉活性太高，将导致烧结后产生铝苞，严重影响转换效率和外观；(2)硼粉的引入，由于扩散的不均匀，导致串联电阻的升高和填充因子下降，而有机硼酸酯一般在烧结前就已经分解挥发，硼的残留量太小，所以效果不明显。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中电池转换效率低的技术不足，提供一种电池转换效率高的太阳能铝浆的制备方法。
为实现本发明的目的，采用的技术方案如下：
一种高效太阳能铝浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)有机粘结剂的制备：在反应釜内，加入多元酯类有机溶剂，添加1～4wt％的有机硼改性的丙烯酸丁酯和甲酯的聚合物，此1-4wt％的有机硼改性的是丙烯酸丁酯和甲酯两种物质的聚合物，3～6wt％的乙基纤维素，0.1～0.4wt％的改性酚醛树脂，加完进行机械搅拌，搅拌速度为70～90转/min，电加热升温至120～150℃，然后恒温搅拌2～4h，至上述组分全部混合均匀后，冷却至80℃，丝网过滤，检测粘度，粘度为27000～30000mPas时出料，得到所需有机粘结剂；
(2)玻璃粉的制备：称取重量份的Bi2O340～60份、B2O310～25份、SiO25～10份、Al2O33～10份、V2O51～8份，充分混合均匀后转入高温炉内，加热至1100～1200℃并保温1～2h，得到玻璃液经水淬灭烘干得玻璃半成品，再进行研磨、干燥得到所需玻璃粉；
(3)铝浆的制备：称取重量份的球形铝粉75份，称取步骤(2)中制得的玻璃粉3～5份，称取步骤(1)中制得的有机粘结剂20～22份，机械搅拌30min混合均匀得到预混合浆料，然后转入研磨机中研磨，研磨至浆料细度小于12μm，粘度为27000～35000mPas时出料，得所需高效太阳能铝浆。
进一步的，所述步骤(1)中多元有机酯类溶剂的通式为CnH2n+2(COO)2，所述通式中n的取值为3～7。
进一步的，所述步骤(1)中改性酚醛树脂为有机硼改性酚醛树脂。
进一步的，所述步骤(2)中研磨后玻璃粉的粒径为2～5μm。
进一步的，所述步骤(2)中的干燥温度为130～150℃。
进一步的，所述步骤(3)中的研磨操作采用三辊研磨机，研磨条件为：研磨温度为25～35℃，车间相对湿度控制为25～45％。
本发明采用含硼的高分子有机物作为助增稠剂和成膜剂，使有机硼在烘干区和排胶区不发生挥发，避免了使用有机硼酸酯容易发生挥发导致硼残留量太少的缺点，有机硼高分子发生热分解后能大量残留在铝背场内，当铝浆烧结时能扩散进入BSF层，提高BSF层的浓度，提高光电转换效率。
采用本发明的技术方案的有益效果是：因为在粘合剂体系中使用了含硼有机高分子，分散非常均匀，所以形成的BSF层的浓度也非常均匀，避免了使用无机硼而造成分散不均匀性，提高了光电转换效率；由于使用了有机硼改性高分子树脂，该树脂中的含硼量相当高，可以进一步提高BSF的浓度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种高效太阳能铝浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)有机粘结剂的制备：在反应釜内，加入多元酯类有机溶剂丙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯，添加1wt％的有机硼改性的丙烯酸丁酯和甲酯的聚合物，3wt％的乙基纤维素，0.1wt％的有机硼改性酚醛树脂，加完机械搅拌，搅拌速度为70转/min，电加热升温至120℃，然后恒温搅拌2～4h，至上述组分全部混合均匀后，冷却至80℃，丝网过滤，检测粘度，得到所需有机粘结剂；加入有机硼改性酚醛树脂，该树脂中的含硼量相当高，可以进一步提高BSF的浓度，在粘合剂体系中使用了含硼有机高分子，分散非常均匀，因此形成的BSF层的分散也非常均匀，避免了使用无机硼而造成分散的不均匀性，提高了光电转换效率。
(2)玻璃粉的制备：称取Bi2O340份、B2O310份、SiO25份、Al2O33份、V2O51份，充分混合均匀后转入高温炉内，加热至1100～1200℃并保温1～2h，得到玻璃液经水淬灭烘干得玻璃半成品，再进行研磨至粒径为2～5μm，在此粒径范围内，烧结后的光电转换率高而且外观好看，在130～150℃温度下干燥，在此温度为玻璃粉干燥的最适宜温度，得到玻璃粉的软化温度为530～560℃，玻璃粉的作用是促进铝粉的熔融烧结，帮助形成更为均匀的BSF层，进一步提高电池片的光电转换换效率。
(3)铝浆的制备：称取球形铝粉75份，称取步骤(2)中得到的玻璃粉3份，称取步骤(1)中制得的有机粘结剂22份，机械搅拌30min混合均匀得到预混合浆料，然后转入三辊研磨机中研磨，因为三辊研磨机的剪切力比较强，研磨后得到的太阳能铝浆的分散性比较好，因而制得的太阳能铝浆的性能比较好，研磨温度控制在25～35℃，车间相对湿度控制在25～45％，将研磨温度和湿度控制在这个范围内主要是因为在此温度和湿度范围内可以有效地控制有机溶剂的挥发，使得太阳能铝浆的粘度不会过低或过高，确保太阳能铝浆的高效性。
研磨至浆料细度小于12μm，粘度为27000～35000mPas时出料，得所需高效太阳能铝浆。
检测得知转换效率为16.8％。
实施例2
一种高效太阳能铝浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)有机粘结剂的制备：在反应釜内，加入多元酯类有机溶剂丙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯，添加4wt％的有机硼改性的丙烯酸丁酯和甲酯的聚合物，6wt％的乙基纤维素，0.4wt％的有机硼改性酚醛树脂，加完用机械搅拌，搅拌速度为90转/min，电加热升温至150℃，然后恒温搅拌2～4h，至上述组分全部混合均匀后，冷却至80℃，丝网过滤，检测粘度，得到所需有机粘结剂。
(2)玻璃粉的制备：按重量份称取Bi2O360份、B2O325份、SiO210份、Al2O310份、V2O58份，充分混合均匀后转入高温炉内，加热至1100～1200℃并保温1～2h，得到玻璃液经水淬灭烘干得玻璃半成品，再进行研磨至粒径为2～5μm、在130～150℃温度下干燥，得到所需玻璃粉，玻璃粉的软化温度为650℃。
(3)铝浆的制备：称取球形铝粉75份，步骤(2)中得到的玻璃粉5份，步骤(1)中制得的有机粘结剂20份，机械搅拌30min混合均匀得到预混合浆料，然后转入三辊研磨机中研磨，因为三辊研磨机的剪切力比较强，研磨后得到的太阳能铝浆的分散性比较好，因而制得的太阳能铝浆的性能比较好，研磨温度在25～35℃，车间相对湿度控制在25～45％，将研磨温度和湿度控制在这个范围内主要是因为在此温度和湿度范围内可以有效地控制有机溶剂的挥发，使得太阳能铝浆的粘度不会过低或过高，确保太阳能铝浆的高效性。
研磨至浆料细度小于12μm，粘度为27000～35000mPas时出料，得所需高效太阳能铝浆。
检测得知转换效率为17.2％，本实施例为最佳实施方式。
尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)有机粘结剂的制备：在反应釜内，加入多元酯类有机溶剂，添加1～4wt％的有机硼改性的丙烯酸丁酯和甲酯的聚合物，3～6wt％的乙基纤维素，0.1～0.4wt％的改性酚醛树脂，加完进行机械搅拌，搅拌速度为70～90转/min，电加热升温至120～150℃，然后恒温搅拌2～4h，至各组分全部混合均匀后，冷却至80℃，丝网过滤，检测粘度，粘度为27000～30000mPas时出料，得到所需有机粘结剂；
(2)玻璃粉的制备：称取重量份的Bi2O340～60份、B2O310～25份、SiO25～10份、Al2O33～10份、V2O51～8份，充分混合均匀后转入高温炉内，加热至1100～1200℃并保温1～2h，得到玻璃液经水淬灭烘干得玻璃半成品，再进行研磨、干燥得到所需玻璃粉；
(3)铝浆的制备：称取重量份的球形铝粉75份，称取步骤(2)中制得的玻璃粉3～5份，称取步骤(1)中制得的有机粘结剂20～22份，机械搅拌30min混合均匀得到预混合浆料，然后转入研磨机中研磨，研磨至浆料细度小于12μm，粘度为27000～35000mPas时出料，得所需高效太阳能铝浆。
2.根据权利要求1所述的一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中多元有机酯类溶剂的通式为CnH2n+2(COO)2，所述通式中n的取值为3～7。
3.根据权利要求1所述的一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中改性酚醛树脂为有机硼改性酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中研磨后玻璃粉的粒径为2～5μm。
5.根据权利要求1所述的一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的干燥温度为130～150℃。
6.根据权利要求1所述的一种高效太阳能铝浆的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的研磨操作采用三辊研磨机，研磨条件为：研磨温度为25～35℃，车间相对湿度控制为25～45％。
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