CN103606419A - 无铅银导体浆料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无铅银导体浆料的制备方法，所述方法依次包括如下步骤：（1）制备无铅玻璃粉；（2）制备有机粘合剂；（3）将银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂按照一定的比例混合，以制得无铅银导体浆料。

Description

无铅银导体浆料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种光电转换器件电极用无铅银导体浆料的制备方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁型能源，随着化石能源的日益枯竭，寻求可持续的替代能源已日益成为世界各国的迫切需求。光伏电池是将太阳能转变电能的一种半导体器件，也是目前世界各国重点研究的可持续的清洁能源。

目前晶体硅光伏电池是市场上的主导产品，它的光电转换效率较高。晶体硅光伏电池的基本结构由p型硅基板、N型发射极、抗反射层(TiO₂，SiO₂或Si₃N₄)、正面银电极和背面银电极组成。银导电浆料通过厚膜工艺（印刷，烧结）在晶硅太阳能电池的背面形成银电极，可实现太阳能电池片之间的相互联接以及电流的输出。银导体浆料包括银粉，玻璃粉，有机载体和添加剂，浆料性能的好坏将严重影响光伏电池的电性能和机械性能。

银导电浆料的导电性、附着力和可靠性在烧结条件一定的情况下取决于银导电浆料中作为无机粘结相的玻璃粉。而银粉是银浆料的导电相，它决定了浆料的电性能和机械性能。作为银浆料粘结相的玻璃粉，其必须能够在烧结后保证银和硅基板形成良好的接触。

目前，所有含铅，镉，汞，六价铬等有害物质的产品已禁止在欧盟市场销售，因此，处于环保的目的，开发一种无铅的银导体浆料，以便用于光伏电池中已经成为业内的共识。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏电池用银导体浆料的制备方法，该方法不含有铅，从而满足环保的要求；并且该银导体浆料烧结后使银电极具有良好的附着力，以获得良好的接触。

本发明提出的无铅银导体浆料的制备方法，所述方法依次包括如下步骤：

（1）制备无铅玻璃粉；

（2）制备有机粘合剂；

（3）将银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂按照一定的比例混合，以制得无铅银导体浆料。

其中，步骤（1）中，无铅玻璃粉的制备工艺为：将58.3wt%-61.6wt%的Bi₂O₃、19.7wt%-22.4wt%的B₂O₃、6.2wt%-8.5wt%的ZnO、7.5wt%-15.8wt%的TiO₂放入坩埚中，然后在马弗炉内熔炼混合，熔炼温度为1200-1300摄氏度，熔炼时间为1-2小时；此后，将均匀熔化的玻璃水淬后加入聚氨酯罐内进行球磨，干燥后得到平均粒径不大于5微米的无铅玻璃粉；

其中，步骤（2）中，有机粘合剂的制备工艺为：含量分别为10wt%-15wt%、30wt%-50wt%、35wt%-60wt%的乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇均匀混合，并加热到70-90摄氏度，搅拌1-1.5小时；冷却后得到透明的有机粘合剂；

其中，步骤（3）中，将65wt%-75wt%的银粉、3wt%-8wt%的无铅玻璃粉、6wt%-12wt%的有机粘合剂以及5wt%-26wt%的添加剂放入真空搅拌机中，持续搅拌2-3小时，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨，得到无铅银导体浆料。

本发明提出的制备方法所制得的无铅银导电浆料具有如下的技术效果：

本发明浆料采用的无铅玻璃粉具有较低的软化点，并且由于不含有重金属铅，因此能够满足环保的要求。同时，其烧结后使银电极具有良好的附着力，能够保证银电极与硅基板形成良好的接触。

具体实施方式

本发明提出的无铅银导体浆料，其特征在于：所述无铅银导电浆料包括：银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂；

其中，按照重量百分比计，含有65wt%-75wt%的银粉，该银粉为球形银粉，其纯度≥9.995%，其平均粒径为0.3-0.8微米；

所述无铅玻璃粉为低熔点玻璃、其含量为3wt%-8wt%；其中，该无铅玻璃粉的组成为（重量百分比）：58.3wt%-61.6wt%的Bi₂O₃、19.7wt%-22.4wt%的B₂O₃、6.2wt%-8.5wt%的ZnO、7.5wt%-15.8wt%的TiO₂；该无铅玻璃粉的平均粒径不大于5微米；

有机粘合剂的含量为6wt%-12wt%；其中有机粘合剂的组成为：乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇，按重量百分比计，乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇的含量分别为：10wt%-15wt%、30wt%-50wt%、35wt%-60wt%；

添加剂的含量为：5wt%-26wt%；添加剂可为树脂酸锌，其平均粒径为0.8-1.5微米；添加剂也可以是Ti，Zn，Al，Fe，In的氧化物中选择一种或两种，所述氧化物粉末的平均粒径不大于0.8微米。

下面介绍本发明提出的无铅银导体浆料的制备方法，所述方法依次包括如下步骤：

（1）制备无铅玻璃粉；

（2）制备有机粘合剂；

（3）将银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂按照一定的比例混合，以制得无铅银导体浆料。

其中，步骤（1）中，无铅玻璃粉的制备工艺为：将58.3wt%-61.6wt%的Bi₂O₃、19.7wt%-22.4wt%的B₂O₃、6.2wt%-8.5wt%的ZnO、7.5wt%-15.8wt%的TiO₂放入坩埚中，然后在马弗炉内熔炼混合，熔炼温度为1200-1300摄氏度，熔炼时间为1-2小时；此后，将均匀熔化的玻璃水淬后加入聚氨酯罐内进行球磨，干燥后得到平均粒径不大于5微米的无铅玻璃粉；

其中，步骤（2）中，有机粘合剂的制备工艺为：含量分别为10wt%-15wt%、30wt%-50wt%、35wt%-60wt%的乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇均匀混合，并加热到70-90摄氏度，搅拌1-1.5小时；冷却后得到透明的有机粘合剂；

其中，步骤（3）中，将65wt%-75wt%的银粉、3wt%-8wt%的无铅玻璃粉、6wt%-12wt%的有机粘合剂以及5wt%-26wt%的添加剂放入真空搅拌机中，持续搅拌2-3小时，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨，得到无铅银导体浆料。

下面介绍本发明的优选实施例：

本发明提出的无铅银导体浆料，其特征在于：所述无铅银导电浆料包括：银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂；

其中，按照重量百分比计，含有70wt%的银粉，该银粉为球形银粉，其纯度≥9.995%，其平均粒径为0.5微米；

所述无铅玻璃粉为低熔点玻璃，其含量为5wt%；其中，该无铅玻璃粉的组成为（重量百分比）：60wt%的Bi₂O₃、21wt%的B₂O₃、7wt%的ZnO、12wt%的TiO₂；该无铅玻璃粉的平均粒径3微米；

有机粘合剂的含量为10wt%；其中有机粘合剂的组成为：乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇，按重量百分比计，乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇的含量分别为：12wt%、45wt%、43wt%；

添加剂的含量为：15wt%；添加剂可为树脂酸锌，其平均粒径为1微米；添加剂也可以是Ti，Zn，Al，Fe，In的氧化物中选择一种或两种，所述氧化物粉末的平均粒径0.5微米。

至此已对本发明做了详细的说明，但前文的描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种无铅银导体浆料的制备方法，所述方法依次包括如下步骤：

（1）制备无铅玻璃粉；

（2）制备有机粘合剂；

（3）将银粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂按照一定的比例混合，以制得无铅银导体浆料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

其中，步骤（1）中，无铅玻璃粉的制备工艺为：将58.3wt%-61.6wt%的Bi₂O₃、19.7wt%-22.4wt%的B₂O₃、6.2wt%-8.5wt%的ZnO、7.5wt%-15.8wt%的TiO₂放入坩埚中，然后在马弗炉内熔炼混合，熔炼温度为1200-1300摄氏度，熔炼时间为1-2小时；此后，将均匀熔化的玻璃水淬后加入聚氨酯罐内进行球磨，干燥后得到平均粒径不大于5微米的无铅玻璃粉；

其中，步骤（2）中，有机粘合剂的制备工艺为：含量分别为10wt%-15wt%、30wt%-50wt%、35wt%-60wt%的乙基纤维素、松油醇和二丁基卡必醇均匀混合，并加热到70-90摄氏度，搅拌1-1.5小时；冷却后得到透明的有机粘合剂；

其中，步骤（3）中，将65wt%-75wt%的银粉、3wt%-8wt%的无铅玻璃粉、6wt%-12wt%的有机粘合剂以及5wt%-26wt%的添加剂放入真空搅拌机中，持续搅拌2-3小时，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨，得到无铅银导体浆料。