CN103617819A - 电极导电浆料、其制备方法及太阳能电池电极 - Google Patents

电极导电浆料、其制备方法及太阳能电池电极 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电极导电浆料、其制备方法及太阳能电池电极。电极导电浆料，按重量份数计，包括以下组分：8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂、1～2.25份的分散剂、3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线。上述电极导电浆料能提高电极的导电性能。

Description

电极导电浆料、其制备方法及太阳能电池电极
技术领域
本发明涉及一种电极导电浆料、其制备方法及太阳能电池电极。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。太阳能电池正面电极通常由电极导电浆料烧结制成。通常情况下，电极导电浆料由载体、玻璃粉及银粉组成，烧结成电极后，载体挥发，玻璃粉经过烧结后融化形成玻璃体，玻璃体填充在银粉之间的孔隙或接触面上形成太阳能电池正面电极。然而，填充在银粉之间的玻璃体会阻断电子在电极内部的传输通道，使电极的电导率降低，导致电极的导电性能较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高太阳能电池电极的导电性能的电极导电浆料、其制备方法及由该电极导电浆料制成的太阳能电池电极。
一种电极导电浆料，按重量份数计，包括以下组分：8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂、1～2.25份的分散剂、3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
在其中一个实施例中，所述溶剂为松油醇或丁基卡咇醇。
在其中一个实施例中，所述增稠剂为乙基纤维素-100或卡拉胶。
在其中一个实施例中，所述触变剂为氢化蓖麻油或气相二氧化硅。
在其中一个实施例中，所述分散剂为聚乙二醇或乙烯－醋酸乙烯共聚物。
在其中一个实施例中，所述导电纳米管选自网状壁结构导电纳米管及非孔壁结构纳米管中的至少一种。
一种电极导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
将8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂及1～2.25份的分散剂混合均匀后加热至45℃～55℃，搅拌2.5小时～5小时制成载体；
将3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料加入所述载体中，高速搅拌1小时～3小时得到预混料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线；
对所述预混料进行轧压处理，使预混料的细度为0.6μm～1μm得到电极导电浆料。
在其中一个实施例中，所述高速搅拌的转速为1000转/分～1300转/分。
一种太阳能电池电极，所述太阳能电池电极上述的电极导电浆料烧结制成。
在其中一个实施例中，所述太阳能电池电极包括按重量份数计，包括以下组分：3～5份的玻璃、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
上述电极导电浆料利用导电材料良好的导电性能及非常低的密度，加入小量导电材料形成的电极导电浆料在烧结后，导电材料能在电极里形成网状结构，该网状结构不仅能像鸟巢一样将银粉颗粒包裹，通过纳米管将类似鸟巢团簇结构联结起来；导电材料也能贯穿熔融固化后的玻璃粉，使原本被玻璃体阻断不能相互导电的银粉颗粒重新联通导电，从而可以提高电极的电导率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一种电极导电浆料，按重量份数计，包括以下组分：8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂、1～2.25份的分散剂、3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
优选的，溶剂为松油醇或丁基卡咇醇。
优选的，增稠剂为乙基纤维素-100或卡拉胶。
优选的，触变剂为氢化蓖麻油或气相二氧化硅。
优选的，分散剂为聚乙二醇或乙烯－醋酸乙烯共聚物。
优选的，玻璃粉的粒径为0.5μm～0.7μm。
优选的，银粉的粒径为0.5μm～1.1μm。
优选的，导电材料的长度为0.7μm～1.5μm。导电纳米管选自网状壁结构导电纳米管及非孔壁结构纳米管中的至少一种。进一步的，导电纳米管为碳纳米管及银纳米管中的至少一种。导电纳米线为碳纳米线及银纳米线中的至少一种。
上述电极导电浆料利用导电材料良好的导电性能及非常低的密度，加入小量导电材料形成的电极导电浆料在烧结后，导电材料能在电极里形成网状结构，该网状结构不仅能像鸟巢一样将银粉颗粒包裹，通过纳米管将类似鸟巢团簇结构联结起来；导电材料也能贯穿熔融固化后的玻璃粉，使原本被玻璃体阻断不能相互导电的银粉颗粒重新联通导电，从而可以提高电极的电导率。
上述电极导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S110、将8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂及1～2.25份的分散剂混合均匀后加热至45℃～55℃，搅拌2.5小时～5小时制成载体。
优选的，溶剂为松油醇或丁基卡咇醇。
优选的，增稠剂为乙基纤维素-100或卡拉胶。
优选的，触变剂为氢化蓖麻油或气相二氧化硅。
优选的，分散剂为聚乙二醇或乙烯－醋酸乙烯共聚物。
优选的，在反应釜中加热搅拌。
步骤S120、将3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料加入载体中，高速搅拌1小时～3小时得到预混料，导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
优选的，在高速搅拌机中进行高速搅拌。高速搅拌的转速为1000转/分～1300转/分。
优选的，玻璃粉的粒径为0.5μm～0.7μm。
优选的，银粉的粒径为0.5μm～1.1μm。
优选的，导电材料的长度为0.7μm～1.5μm。导电纳米管选自网状壁结构导电纳米管及非孔壁结构纳米管中的至少一种。进一步的，导电纳米管为碳纳米管及银纳米管中的至少一种。导电纳米线为碳纳米线及银纳米线中的至少一种。
步骤S130、对预混料进行轧压处理，使预混料的细度为0.6μm～1μm得到电极导电浆料。
优选的，使用陶瓷三棍机对所述预混料进行轧压处理。
优选的，在轧压处理时采用刮板进行细度测试，直至预混料的细度为0.6μm～1μm。
上述电极导电浆料的制备方法，操作简单。
一实施方式的太阳能电池电极，该太阳能电池电极由上述电极导电浆料烧结制成。
上述电极导电浆料经过烧结之后，溶剂、增稠剂、触变剂及分散剂挥发，剩下玻璃粉、银粉及导电材料，因此得到的太阳能电池电极的材料包括按重量份数计，包括以下组分：3～5份的玻璃、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料。
优选的，将上述电极导电浆料采用丝网印刷的方法印刷到硅片上，再经过烘烤及烧结制成太阳能电池电极。
上述太阳能电池电极利用导电材料良好的导电性能及非常低的密度，加入小量导电材料形成的电极导电浆料在烧结后，导电材料能在电极里形成网状结构，该网状结构不仅能像鸟巢一样将银粉颗粒包裹，通过纳米管将类似鸟巢团簇结构联结起来；导电材料也能贯穿熔融固化后的玻璃粉，使原本被玻璃体阻断不能相互导电的银粉颗粒重新联通导电，从而可以提高电极的电导率。
以下为具体实施例。
实施例1
将10份的松油醇、7份的乙基纤维素、1.5份的氢化蓖麻油及2.25份的聚乙二醇混合均匀后在反应釜中加热至45℃，搅拌5小时制成载体。将5份的玻璃粉、85份的银粉及1.5份的导电材料加入载体中，在高速搅拌机中进行高速搅拌1.5小时得到预混料，其中高速搅拌的转速为1300转/分，玻璃粉的粒径为0.7μm，银粉的粒径为1.1μm，导电材料的长度为1.5μm，导电材料为网状壁结构的碳纳米管。使用陶瓷三棍机对预混料进行轧压处理，在轧压处理时采用刮板进行细度测试，使预混料的细度为1μm得到电极导电浆料。
将上述电极导电浆料采用丝网印刷的方法印刷到硅片正面上，在150℃下进行烘烤10分钟，然后500℃烘2分钟，再在790℃下烧结20秒在硅片正面形成导电层，制成太阳能电池电极，其中硅片为P型硅片，导电层的厚度为13um。
使用万用表装置测试制备的太阳能电池电极的电阻为0.22Ω。
实施例2
将9份的丁基卡咇醇、3份的卡拉胶、1份的气相二氧化硅及2份的乙烯－醋酸乙烯共聚物混合均匀后在反应釜中加热至50℃，搅拌3小时制成载体。将4份的玻璃粉、82份的银粉及1.2份的导电材料加入载体中，在高速搅拌机中进行高速搅拌1.5小时得到预混料，其中高速搅拌的转速为1300转/分，玻璃粉的粒径为0.7μm，银粉的粒径为0.8μm，导电材料的长度为2μm，导电材料为非孔壁结构的银纳米管。使用陶瓷三棍机对预混料进行轧压处理，在轧压处理时采用刮板进行细度测试，使预混料的细度为0.9μm得到电极导电浆料。
将上述电极导电浆料采用丝网印刷的方法印刷到硅片正面上，在150℃下进行烘烤10分钟，然后在500℃烘烤2分钟再在790℃下烧结20秒在硅片正面形成导电层，制成太阳能电池电极，其中硅片为P型硅片，导电层的厚度为13um。
使用万用表测试制备的太阳能电池电极的电阻为0.24Ω。
实施例3
将8份的丁基卡咇醇及2份的乙烯－醋酸乙烯共聚物混合均匀后在反应釜中加热至45℃，搅拌3.5小时制成载体。将3份的玻璃粉、80份的银粉及1份的导电材料加入载体中，在高速搅拌机中进行高速搅拌1.5小时得到预混料，其中高速搅拌的转速为1300转/分，玻璃粉的粒径为0.7μm，银粉的粒径为0.8μm，导电材料的长度为2μm，导电材料为银纳米线。使用陶瓷三棍机对预混料进行轧压处理，在轧压处理时采用刮板进行细度测试，使预混料的细度为0.9μm得到电极导电浆料。
将上述电极导电浆料采用丝网印刷的方法印刷到硅片正面上，在150℃下进行烘烤10分钟，然后在500℃烘烤2分钟，再在790℃下烧结20秒在硅片正面形成导电层，制成太阳能电池电极，其中硅片为P型硅片，导电层的厚度为13um。
使用万用表测试制备的太阳能电池电极的电阻为0.25Ω。
对比例：生产线上使用的正银浆料（杜邦17F），采用丝网印刷的方法印刷到硅片正面上，在150℃下进行烘烤10分钟，然后在500℃烘烤2分钟，再在790℃下烧结20秒在硅片正面形成导电层，制成太阳能电池电极，其中硅片为P型硅片，导电层的厚度为13um。
使用万用表测试制备的太阳能电池电极的电阻为0.32Ω。
从实施例1～3及对比例可以看出，采用实施例1～3加入导电材料的正银浆料制成的栅线比对比例没有加入导电材料的制成的金属栅线电阻降低了22%-31%，也就是说电阻率降低了22%-31%。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电极导电浆料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂、1～2.25份的分散剂、3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
2.根据权利要求1所述的电极导电浆料，其特征在于，所述溶剂为松油醇或丁基卡咇醇。
3.根据权利要求1所述的电极导电浆料，其特征在于，所述增稠剂为乙基纤维素-100或卡拉胶。
4.根据权利要求1所述的电极导电浆料，其特征在于，所述触变剂为氢化蓖麻油或气相二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的电极导电浆料，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇或乙烯－醋酸乙烯共聚物。
6.根据权利要求1所述的电极导电浆料，其特征在于，所述导电纳米管选自网状壁结构导电纳米管及非孔壁结构纳米管中的至少一种。
7.一种电极导电浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将8～10份的溶剂、0～7份的增稠剂、0～1.5份的触变剂及1～2.25份的分散剂混合均匀后加热至45℃～55℃，搅拌2.5小时～5小时制成载体；
将3～5份的玻璃粉、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料加入所述载体中，高速搅拌1小时～3小时得到预混料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线；
对所述预混料进行轧压处理，使预混料的细度为0.6μm～1μm得到电极导电浆料。
8.根据权利要求7所述的电极导电浆料的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的转速为1000转/分～1300转/分。
9.一种太阳能电池电极，其特征在于，所述太阳能电池电极由权利要求1～6任一项所述的电极导电浆料烧结制成。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池电极，其特征在于，所述太阳能电池电极包括按重量份数计，包括以下组分：3～5份的玻璃、80～85份的银粉及1～1.5份的导电材料，所述导电材料为导电纳米管或导电纳米线。
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Denomination of invention: Electrode conductive paste, manufacturing method thereof and solar cell electrode

Effective date of registration: 20200417

Granted publication date: 20160113

Pledgee: China Co truction Bank Corp Dongguan branch

Pledgor: CSG PVTECH Co.,Ltd.

Registration number: Y2020980001597