CN103992038A

CN103992038A - 一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉

Info

Publication number: CN103992038A
Application number: CN201410100104.XA
Authority: CN
Inventors: 宋财根; 王利平
Original assignee: NINGBO GUANGBO NEW NANOMATERIALS STOCK CO Ltd
Current assignee: NINGBO GUANGBO NEW NANOMATERIALS STOCK CO Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明公开一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：该玻璃粉主要由如下重量百分比成分组成：SiO₂1～5%，Al₂O₃0.2～4%，B₂O₃1～5%，ZnO或Zn₃(PO₄)₂5～10%，BaCO₃0.1～1.5%，MgO0.1～1.0%，TeO₂15～25%，P₂O₅0.1～1.0%，铅化合物和铋化合物60～70%。本发明的玻璃粉具有能促进导电银粉的烧结，使电极烧结更加密实，有利于形成良好的欧姆接触，降低太阳能电池串联电阻并能增加电极的附着力的优点。

Description

一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉

技术领域

本发明属于太阳能导电浆料技术领域，具体涉及一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉。

背景技术

随着欧洲政府对企业的补贴减少，以及欧盟对中国出口的光伏组件发起地反倾销，国内光伏从2010年前的繁荣景象进入行业的低谷，国内整个光伏市场一片惨淡。为了拯救光伏市场，政府开始对国内光伏企业发起补贴政策，同时，由政府部门出面和欧盟谈判，经过一系列的举措，太阳能光伏市场从2013年下半年开始好转，企业扭亏为盈。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，市场份额达95％以上，实验室单晶硅太阳电池效率可达24％以上，市场上批量商品化生产也可以达到19%。其中正面银浆是对电池片的转换效率起关键作用的辅材，对提高电池的开路电压、增加短路电流，从而提高电池光电转换效率具有非常重要的作用。正银浆通过丝网印刷的方法，印刷在硅基板正面上，通过隧道烧结炉烧结，形成栅线电极。其中，在烧结的过程中，玻璃粉起到至关重要的纽带作用，好的玻璃粉会使银颗粒烧结的更加密实，银栅线与硅附着力强，电池片的欧姆接触电阻低。

市面上最常见的玻璃粉组合物有PbO-ZnO-B₂O₃系、PbO-B₂O₃-SiO₂系、PbO-Bi₂O₃-B₂O₃系、PbO-B₂O₃系等。但是上述这些组合物烧结后会使得电池片的欧姆接触电阻偏高，电极的附着力低不能形成良好的欧姆接触的不足。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能促进导电银粉的烧结，使电极烧结更加密实，有利于形成良好的欧姆接触，降低太阳能电池串联电阻并能增加电极的附着力的用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：该玻璃粉主要由如下重量百分比的各成分组成：SiO₂3.0～4.5%，Al₂O₃0.2～1.0%，B₂O₃1.0～3.0%，ZnO或Zn₃(PO₄)₂5～10%，BaCO₃0.1～1.5%，MgO0.1～1.0%，TeO₂15～21%，P₂O₅0.1～0.5%，铅化合物和铋化合物60～70%。

本发明所述的玻璃粉组合物（包括表1中所列举）不是限制性的，预期相关领域的技术人员可以对成分进行轻微的改动，而基本不会改变玻璃粉的特性；如为了降低玻璃粉的膨胀系数，可以在上述配方中额外加重量百分比入小于0.5%的氧化锆（ZrO₂）。

本发明所述的铅化合物包括铅的氧化物、铅的卤化物，此类化合物包括PbO、Pb₃O₄、PbF₂等中的一种，优先选用Pb₃O₄。

本发明所述的铋化合物包括铋的氧化物、铋酸盐、铋的卤化物，此类化合物包含Bi₂O₃、BiOF、BiOCl、钛酸铋、钒酸铋等中的一种，本发明优先选择Bi₂O₃。

本发明上述玻璃粉的制备方法，制备步骤包括：

（1）先按照配方的要求称取各组分玻璃料混匀，然后放于循环通风的干燥箱中，温度控制在90-150℃，时间为20-50分钟进行玻璃料的预烧；

（2）然后将步骤（1）预烧好的玻璃料倒入铂合金坩埚中，放置在升降炉中进行熔炼，加热至900℃-1200℃、熔炼1-2小时,使熔融物完全变为均匀的液体：

（3）步骤（3）熔炼完成后，将坩埚趁热取出，对玻璃料进行淬火处理；淬火后得到的玻璃颗粒进行球磨处理，即将淬火后的玻璃料捞出滤干水分，按重量比为氧化锆球：玻璃颗粒：水=12:1:2的比例加入氧化锆坩埚中，将坩埚盖紧、密封，并固定于全方位行星式球磨机中进行球磨，球磨时间为8-12小时，球磨机转速为300～350转/分钟；将球磨好的玻璃粉取出，烘干水分、打散成粉状即得到用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明所述的玻璃粉主要成分为二氧化碲、铅化合物和铋化合物，如果单独使用其中的一种或两种成分，玻璃粉性能都达不到最佳，只有上述三种成分按特定的比例、有机的相互结合起来，才能促使玻璃粉既有较低的软化温度，又有比较好的烧结活性。因此，本发明所述的玻璃粉能够促进导电银粉更好的烧结，使电极更加密实，形成良好的欧姆接触，降低串联电阻。

2.本发明所述的玻璃粉由于加入了二氧化碲成分，在烧结的过程中，二氧化碲能够帮助铅化合物更好的腐蚀硅晶上层的减反膜，使导电银粉更好的与硅接触，形成硅银合金，增加银电极在电池表面的附着力。

3.本发明所述的玻璃粉产品颗粒均匀、分散性好，软化点在300-500℃之间；如烘干过程相当于给玻璃料预烧，同时也将一部分水分蒸发，从而使得原料不易粘结、氧化。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例：

实施例

本发明所用的玻璃粉原料占总玻璃组合物的重量百分比列于表一中，其中锌化合物和铋化合物也列于表中。

表1实施例1-14玻璃粉的各组分及用量

本发明所采用的玻璃粉的制备步骤为：

（1）分别按照配方的要求精确称取各组分玻璃料于研钵中混匀，放于循环通风的干燥箱中，烘干温度控制在90-150℃，时间为30分钟，此过程相当于给玻璃料预烧，同时也将一部分水分蒸发；

（2）将欲烧好的玻璃料倒入铂合金坩埚，在升降炉中进行熔炼，加热至峰值温度为900℃-1200℃，熔炼时间为1-2小时,使熔融物完全变为均匀的液体；

（3）熔炼完成后，将坩埚趁热取出，对玻璃料进行淬火处理，淬火好的玻璃颗粒需要球磨处理，将淬火好的玻璃料捞出滤水，按重量比氧化锆球：玻璃颗粒：水=12:1:2比例加入氧化锆坩埚中，将坩埚盖紧密封，固定于全方位行星式球磨机（如南京驰顺科技发展有限公司生产的行星式球磨机系列）中进行，球磨时间为8-12小时，转速为300～350转/分钟。将球磨好的玻璃粉取出，烘干、打散。

本发明的玻璃粉的软化点在300-500℃之间，该软化点是通过差热分析仪，即DTA进行测试，以第二个转变峰为玻璃粉的软化点（Ts）。而热膨胀系数为45-90×10^-7/℃，采用的是热膨胀仪测试（本说明书所述热膨胀系数均为线膨胀系数α），以石英玻璃作为标准试样，测试温度由室温升至300℃。

玻璃粉特性测试：

根据表1的玻璃粉配方，采用DTA和热膨胀仪分别测试玻璃粉的软化点（Ts）和热膨胀系数（α），每种玻璃粉的Ts和α示于表2中。

浆料制备

称量适当的玻璃粉、有机载体和银粉。将本文的玻璃粉加入有机载体中搅拌15分钟，然后在加入银粉搅拌，加入的量按重量百分比计算为：玻璃粉2.8%,银粉85%，有机载体11.2%，其他添加剂为1%。将混匀好的浆料放入三辊研磨机中轧匀，至研磨细度达到15um（微米）以下。

烧结及性能测试

将轧浆好的浆料印刷于156mm*156mm的镀膜多晶硅片上，在隧道炉中烧结。对电池片进行电性能和物理性能测试。

在电池片效率分选仪上测试电池转换效率和串联电阻（R_S），然后将焊带焊接在主栅线上，将电池片固定在自动拉力机上，拉脱焊带，测试角为45度，线宽1cm。所有的测试结果都示于表2中。从表2结果可知本发明的玻璃粉具有能促进导电银粉的烧结，使电极烧结更加密实；有利于形成良好的欧姆接触，降低太阳能电池串联电阻增加电极的附着力的效果。

表2本发明实施例制备的玻璃粉性能测试结果

Claims

1.一种用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：该玻璃粉主要由如下重量百分比成分组成：SiO₂1～5%，Al₂O₃0.2～4%，B₂O₃1～5%，ZnO或Zn₃(PO₄)₂5～10%，BaCO₃0.1～1.5%，MgO0.1～1.0%，TeO₂15～25%，P₂O₅0.1～1.0%，铅化合物和铋化合物60～70%。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：该玻璃粉还包括重量百分比小于0.5%的氧化锆。

3.根据权利要求1所述的用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：所述的铅化合物为PbO、Pb₃O₄、PbF₂中的一种或者一种以上。

4.根据权利要求1所述的用于太阳能电池正面银浆的玻璃粉，其特征在于：所述的铋化合物为Bi₂O₃、BiOF、BiOCl、钛酸铋或钒酸铋。