CN104150777A - 一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，其特征在于：各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-60%，ZnO:3~25%,P2O5:1~25%，Nb2O5：0-30%，Bi2O3:5-55%，BaO:0-20%，MgO:0-20%，WO3:0-30%，MoO3:0-30%，SiO2和Al2O3共计:1-25%，CuO:0-5%，CeO2:0-5%，R2O:0-5%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，属于硅晶太阳能电池领域。
背景技术
通用的硅晶太阳能电池由P型硅晶导体衬底、N型扩散层、减反射膜、背面电极和正面电极组成。工业化生产采用的正面电极浆料主要由银、玻璃材料和有机载体等组分轧制而成。在烧结过程中，正面电极浆料中的玻璃材料的主要作用是将减反射膜熔化并除去，获得正面电极和N型扩散层之间的点接触，此过程通常称为烧穿。烧结过程中的玻璃材料对太阳能电池性能的影响很大，当正面电极未贯穿减反射膜时，会造成粘结强度波动以及不能再正面电极和N型扩散层之间获得稳定欧姆接触等问题，不足的欧姆接触可在输出器件引起损失，从而导致太阳能电池的较低转化效率以及电流/电压特性的下降。但是，若正面电极贯穿减反射膜后贯穿N型扩散层下方并侵入半导体衬底，则P-N结可能损坏，且由电流/电压特性测量获得的填充因子会受到不利影响。为了获得合适的烧穿，含有氧化铅的玻璃材料经常作为常规银浆中的玻璃材料来形成电极，因为含铅玻璃的软化点易于调节，与硅衬底具有良好的粘结性，可以较彻底的烧穿减反射膜，制备的太阳能电池性能良好，但是，含铅玻璃材料由于其毒性和污染问题，限制了含铅玻璃的应用；另外也有部分采用不含氧化铅的玻璃材料来形成电极，但是，都存在生产成本高、电极浆料与硅衬底粘结不紧密、产品稳定性和一致性不好等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种成本低、环境污染小且稳定性一致性好的用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃。
本发明的技术方案为：一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-60%，ZnO:3~25% ,P2O5:1~25%，Nb2O5：0-30%，Bi2O3:5-55%，BaO:0-20%，MgO:0-20%，WO3:0-30%，MoO3:0-30%，SiO2和Al2O3共计:1-25%，CuO:0-5%，CeO2:0-5%，R2O:0-5%。
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-60%，Zn3(PO4)2:1-25%，Nb2O5：0-30%，Bi2O3:5-55%，BaO:0-20%，MgO:0-20%，WO3:0-30%，MoO3:0-30%，SiO2和Al2O3共计:1-25%，CuO:0-5%，CeO2:0-5%，R2O:0-5%。
各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-30%，Zn3(PO4)2:1-15%，Nb2O5：0-5%，Bi2O3:5-35%，BaO:0-5%，MgO:0-3%，WO3:0-5%，MoO3:0-5%，SiO2和Al2O3共计:1-10%，CuO:0-3%，CeO2:0-2%，R2O:0-2%。
R2O为Li2O、Na2O、K2O或其混合物。
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃的制备工艺，将原料混合后置于700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
本发明的有益效果：玻璃中要加入P2O5，在无铅的碲玻璃体系中，由TeO2和Bi2O3替代原有的含铅玻璃来降低玻璃的软化点温度，我们公司根据实验由P2O5替代部分TeO2和Bi2O3也可达到降低玻璃的软化点温度的作用，而且这样的好处是降低了成本，因为引入P2O5的原料价格要比TeO2和Bi2O3两种原料的价格要低很多引入P2O5必须用磷酸锌作为原料：在玻璃行业中，通常引入P2O5的原料为磷酸铝、磷酸钠、磷酸二氢铵、磷酸钙，由于本发明配方中不含钙，所以不会用磷酸钙；而配方中的氧化铝和氧化钠的引入可有可无，且因为它们的引入量不大使得P2O5的引入就有限，所以用磷酸铝和磷酸钠不能满足P2O5引入量大的要求；
而要引入ZnO和P2O5通常的原料为用氧化锌和磷酸二氢铵，但由于磷酸二氢铵在玻璃熔制的过程中会分解出大量气体，气体挥发会带走部分玻璃混合原料粉体，这使得我们玻璃设计的配方会和实际熔制出来的玻璃配方有很大的偏差，从而影响玻璃性能，且生产污染大。
本发明经过大量的原料选择，确定了用磷酸锌作为原料能够克服以上几种原料的缺点，磷酸锌具有熔制时挥发小，原料储存不易吸潮等优点。
加入CuO到玻璃中可使玻璃在加入到银电极浆料中后，银电极浆料在与硅衬底烧结后能更紧密的粘结；同时扩大了烧结温度范围，方便实际生产。
加入CeO2可以稳定玻璃的熔制品质，因为在高温下能产生氧，在高温富氧的条件下，玻璃溶质稳定，使得生产稳定性和一致性好，产品的质量得到提升。
具体实施方式
实施例1
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2:15%，Zn3(PO4)2:10%，Nb2O5:5%，Bi2O3:20%，BaO:10%，MgO: 0%，WO3:10%，MoO3:10%，SiO2和Al2O3共计:10%，CuO:3%，CeO2:3%，R2O:4%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
实施例2
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2:30%，Zn3(PO4)2:1%，Nb2O5:10%，Bi2O3:10%，BaO:5%，MgO:5%，WO3:5%，MoO3:5%，SiO2和Al2O3共计:15%， CuO:5%，CeO2:4%，R2O:5%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
实施例3
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2:50%，Zn3(PO4)2:15%，Nb2O5：0%，Bi2O3:5%，BaO:0%，MgO:10%，WO3:10%，MoO3:0%，SiO2和Al2O3共计:5%， CuO:2%，CeO2:1%，R2O:2%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
实施例4
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2: 60%，Zn3(PO4)2:25%，Nb2O5：0%，Bi2O3:5%，BaO:0%，MgO:0%，WO3:0%，MoO3:0%，SiO2和Al2O3共计:10%， CuO:0%，CeO2:0%，R2O:0%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
实施例5
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2: 20%，Zn3(PO4)2:20%，Nb2O5：15%，Bi2O3:35%，BaO:0%，MgO:5%，WO3:0%，MoO3:0%，SiO2和Al2O3共计:5%， CuO:0%，CeO2:0%，R2O:0%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
实施例6
一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，各组分摩尔百分数如下：TeO2: 20%，ZnO，15%，P2O5:5%，Nb2O5：5%，Bi2O3:30%，BaO:0%，MgO:5%，WO3:0%，MoO3:0%，SiO2和Al2O3共计:10%， CuO:3%，CeO2:2%，R2O:5%，将原料混合后置于瓷坩埚内700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| TeO2 | 15 | 30 | 50 | 60 | 20 | 20 |
| ZnO | / | / | / | / | / | 15 |
| P2O5 | / | / | / | / | / | 5 |
| Zn3(PO4)2 | 10 | 1 | 15 | 25 | 20 | / |
| Nb2O5 | 5 | 10 | / | / | 15 | 5 |
| Bi2O3 | 20 | 10 | 5 | 5 | 35 | 30 |
| BaO | 10 | 5 | / | / | / | / |
| MgO | / | 5 | 10 | / | 5 | 5 |
| WO3 | 10 | 5 | 10 | / | / | / |
| MoO3 | 10 | 5 | / | / | / | / |
| SiO2和Al2O3 | 10 | 15 | 5 | 10 | 5 | 10 |
| CuO | 3 | 5 | 2 | / | / | 3 |
| CeO2 | 3 | 4 | 1 | / | / | 2 |
| R2O | 4 | 5 | 2 | 0 | 0 | 5 |
| 加热温度（℃）/保温时间（min） | 950/120 | 1000/120 | 850/90 | 700/150 | 750/120 | 850/120 |
| 软化温度（℃） | 596 | 618 | 569 | 512 | 543 | 532 |
| 热膨胀系数（10-7/℃） | 74 | 90 | 95 | 102 | 86 | 83 |
Claims (5)
1.一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，其特征在于：各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-60%，ZnO:3~25% ,P2O5:1~25%，Nb2O5：0-30%，Bi2O3:5-55%，BaO:0-20%，MgO:0-20%，WO3:0-30%，MoO3:0-30%，SiO2和Al2O3共计:1-25%，CuO:0-5%，CeO2:0-5%，R2O:0-5%。
2.如权利要求1所述的一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，其特征在于：各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-60%，Zn3(PO4)2:1-25%，Nb2O5：0-30%，Bi2O3:5-55%，BaO:0-20%，MgO:0-20%，WO3:0-30%，MoO3:0-30%，SiO2和Al2O3共计:1-25%，CuO:0-5%，CeO2:0-5%，R2O:0-5%。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，其特征在于：各组分摩尔百分数如下：TeO2:15-30%，Zn3(PO4)2:1-15%，Nb2O5：0-5%，Bi2O3:5-35%，BaO:0-5%，MgO:0-3%，WO3:0-5%，MoO3:0-5%，SiO2和Al2O3共计:1-10%，CuO:0-3%，CeO2:0-2%，R2O:0-2%。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃，其特征在于：R2O为Li2O、Na2O、K2O或其混合物。
5.如权利要求1、2或3所述的一种用于太阳能正电极银浆料中的含碲玻璃的制备工艺，其特征在于：将原料混合后置于700-1000℃加热熔融，对熔融玻璃液进行水淬处理或轧片处理，将颗粒状或片状玻璃进行球磨、过筛，收集玻璃粉。
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