CN103714912B

CN103714912B - 一种uv环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法

Info

Publication number: CN103714912B
Application number: CN201310742672.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡纪法; 夏国锐; 毛毅强
Original assignee: GUANGZHOU RUXING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Ruxing Technology Development Co ltd; WUXI RUXING TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103714912A

Abstract

一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，步骤如下：（1）制备无机粘合剂：将SiO₂2~3%，B₂O₃15~30%，Al₂O₃1~3%，Bi₂O₃40~60%，P₂O₅3~5%和ZnO10~20%混合均匀，干燥后熔炼；（2）制备有机粘合剂：将高分子改性聚合体50~65%、UV反应单体15~35%、活性稀释体10~20%、稳定剂0.1~1%搅拌；（3）制备背场铝浆：将金属铝粉70~80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1~5%，搅拌研磨。本发明使用UV型有机粘合剂，使硅太阳能电池铝浆在性能上有所改善，并解决了有机气体排放至室外污染空气的问题。

Description

一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法。

背景技术

随着化石能源的逐步消耗及环保问题的日益突出，光伏太阳能电池等清洁可再生能源得到了迅速发展。

硅太阳能电池浆料通常由高纯度的金属铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂和添加剂经机械混合、三辊机均匀轧制而成。制成的电池浆料经丝网印刷，并在一定温度下烘烤使背场铝浆中的有机溶剂彻底挥发，随后进行高温烧结工序，在硅片上形成铝背场。其中金属铝粉是功能性粉体，起导电和掺杂作用；无机粘合剂在高温烧结过程中软化熔融，为铝粉颗粒间及膜层与硅片间提供附着力；有机粘合剂负责分散金属粉体及连结，在丝网印刷的过程中，提供优良的丝印性能；添加剂的作用是改善浆料的流平性、触变性等。

目前国内应用厂家使用的硅太阳能电池背场铝浆，大部分含有一定量挥发的有机溶剂，在使用过程中，有机溶剂需要挥发，如不经过后处理，必将造成对空气的污染和环境的影响。为了净化车间空气，只能通过排风换气设备，将挥发至车间的有机气体排出车间，进入室外，造成了对室外空气的污染。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法。本发明用UV型有机粘合剂替代以前常用挥发型有机粘合剂，通过这样的替代更换，使硅太阳能电池铝浆在使用性能上有所改善，并解决了有机气体排放至室外污染空气的问题。

本发明的技术方案如下：

一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）制备无机粘合剂：将以下原料混合均匀：SiO₂2~3%，B₂O₃15~30%，Al₂O₃1~3%，Bi₂O₃40~60%，P₂O₅3~5%和ZnO10~20%，在140~150℃下干燥3~4h后，放入高温炉中，890~910℃熔炼0.5~1.5h，水淬后烘干球磨至10μm以下；

（2）制备UV有机粘合剂：将高分子改性聚合体50~65%、UV反应单体15~35%、活性稀释体10~20%、稳定剂0.1~1%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌，观察到其物料全溶解完为止，操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射；

所述高分子改性聚合体选自：环氧丙烯酸酯、低聚物聚氨酯丙烯酸酯化聚物、苯-丁共聚改性树脂、松香-顺干改性树脂的至少一种；

所述UV反应单体选自：季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇双丙烯酸酯的至少一种；

所述活性稀释体选自：环氧稀释剂、丙烯酸-β羟乙酯、丙烯酸-β羟丙酯的至少一种；

所述稳定剂选自：对苯二酚或对羟甲基苯甲醚；

（3）制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆：将高纯度的金属铝粉70~80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1~5%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀，需在红光或黄光下操作，充分搅拌后，在三辊机上进行研磨得到浆料，各组分充分在浆料中分布均匀，浆料细度≤25um，浆料粘度在25000~35000mPa·s/25℃；

所述高纯度的金属铝粉为球形，平均粒度6.0~8.0μm，纯度大于99.80%，跨度1.4~1.6，松装密度0.45~0.6g/cm³；

所述光引发剂选自：醚类、酮类、4-(N-N-二甲氨基)苯甲酸乙酯即EPD、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦即TPO的至少一种；

所用添加助剂选自：OP10、TEGOAirex920、TEGODispers655、TEGOFomaexN、正丁醇、甲基硅油的至少一种。

所述醚类选自：安息香醚类、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚即651的至少一种；所述酮类选自：二苯甲酮、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮即1173、2-异丙基硫杂蒽酮即ITX的至少一种。

本发明有益的技术效果在于：

本发明经物料组份配比的优化组成了一种UV型环保硅太阳能电池背场铝浆。

此铝浆经丝网印刷在硅片的过程中，由于无溶剂的挥发，粘度在恒定条件下基本无变化，使在印刷过程中，利于膜层在硅片表面流动，从而使浆料在硅片上的膜层均匀，流平性好，易清洗网版，不易堵塞。

膜层经带有传送带的紫外光曝光机照射后，能在短时间内光联固化成膜，基本不存在有机溶剂的挥发，不需对排风设备进行大的投资与维修保养，所以不存在对车间及室外环境的污染问题。紫外光可采取冷光源，减少车间热量，而且设备相比烘干型设备占地空间小。

硅片再经烧结工序后，使在硅片表面固化的铝浆中的有机粘合剂高温碳化，无机粘合剂软化熔融，提供良好的附着力。同时，浆料与硅片在高温下反应，形成铝背场，提高了电池的转换效率。

相比原挥发型的有机粘合剂需经过烘干时间长，工作区域占地大，生产效率和对能源的节约方面，使用UV型有机粘合剂配制铝浆较优。

具体实施方式

实施例1

（1）制备无机粘合剂：将质量份SiO₂2%，B₂O₃30%，Al₂O₃3%，Bi₂O₃40%，P₂O₅5%和ZnO20%，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中145℃干燥3.5h后，放入高温炉中，900℃熔炼1h，水淬后烘干球磨至10μm以下。

（2）制备UV有机粘合剂：将环氧丙烯酸酯65%、季戊四醇三丙烯酸酯15.5%、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9%、丙烯酸-β羟丙酯10%、对羟甲基苯甲醚0.5%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止（操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射）。

（3）制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆：将高纯度的金属铝粉70%、无机粘合剂2%、UV有机粘合剂23%、2-异丙基硫杂蒽酮4%、添加甲基硅油1%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀（室内需在红光或黄光下操作），充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径7.5μm，铝粉跨度1.5，松装密度0.55g/cm³的球形铝粉。

实施例2

（1）制备无机粘合剂：将质量份SiO₂3%，B₂O₃21%，Al₂O₃1%，Bi₂O₃60%，P₂O₅5%和ZnO10%，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中150℃干燥3h后，放入高温炉中，890℃熔炼1.5h，水淬后烘干球磨至10μm以下。

（2）制备UV有机粘合剂：将环氧丙烯酸酯50%、季戊四醇三丙烯酸酯10%、二缩三乙二醇双丙烯酸酯25%、丙烯酸-β羟乙酯14%、对苯二酚1%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止（操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射）。

（3）制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆：将高纯度的金属铝粉72%、无机粘合剂3%、UV有机粘合剂19%、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮4%、安息香双甲醚1%、添加TEGOAirex9201%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀（室内需在红光或黄光下操作），充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径6.4μm，铝粉跨度1.45，松装密度0.48g/cm³的球形铝粉。

实施例3

（1）制备无机粘合剂：将质量份SiO₂2%，B₂O₃15%，Al₂O₃2%，Bi₂O₃58%，P₂O₅3%和ZnO20%，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中140℃干燥4h后，放入高温炉中，910℃熔炼0.5h，水淬后烘干球磨至10μm以下。

（2）制备UV有机粘合剂：将松香-顺干改性树脂64.5%、季戊四醇三丙烯酸酯10%、二缩三乙二醇双丙烯酸酯5%、丙烯酸-β羟乙酯15%、环氧稀释剂5%、对羟甲基苯甲醚0.5%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止（操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射）。

（3）制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆：将高纯度的金属铝粉72%、无机粘合剂5%、UV有机粘合剂18%、4-(N-N-二甲氨基)苯甲酸乙酯3%、添加正丁醇2%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀（室内需在红光或黄光下操作），充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径8.7μm，铝粉跨度1.7，松装密度0.63g/cm³的球形铝粉。

检测例：将实施例1~3所制备的铝浆按下述国家标准进行细度、方阻、粘度性能测试：GB/T17473.2-2008、GB/T17473.3-2008、GB/T17473.5-2008，测试结果如表1所示。

表1

从表1的测试结果可以看到，本申请制备的铝浆性能优良，符合国家标准，并且用UV型有机粘合剂替代以前常用挥发型有机粘合剂，解决了有机气体排放至室外污染空气的问题。

Claims

1.一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

所述高分子改性聚合体选自：环氧丙烯酸酯、低聚物聚氨酯丙烯酸酯低聚物、苯-丁共聚改性树脂、松香-顺干改性树脂的至少一种；

所述稳定剂选自：对苯二酚或对羟甲基苯甲醚；

（3）制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆：将高纯度的金属铝粉70~80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1~5%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀，需在红光或黄光下操作，充分搅拌后，在三辊机上进行研磨得到浆料，各组分充分在浆料中分布均匀，浆料细度≤25um，浆料粘度在25000～35000mPa·s/25℃；

所述高纯度的金属铝粉为球形，平均粒度6.0-8.0μm，纯度大于99.80%，跨度1.4-1.6，松装密度0.45-0.6g/cm³；

所述光引发剂选自：醚类、酮类、4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯即EPD、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦即TPO的至少一种；

所用添加助剂选自：OP10、TEGOAirex920、TEGODispers655、TEGOFoamexN、正丁醇、甲基硅油的至少一种。

2.根据权利要求1所述的UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，其特征在于所述醚类选自：安息香醚类、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚即651的至少一种；所述酮类选自：二苯甲酮、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮即1173、2-异丙基硫杂蒽酮即ITX的至少一种。