CN104751935A

CN104751935A - 一种高方阻高效太阳能电池正面银浆及制备方法

Info

Publication number: CN104751935A
Application number: CN201310731420.2A
Authority: CN
Inventors: 刘飘; 刘宵; 刘维; 刘华; 尹邦奇; 胡蔚
Original assignee: HUNAN LEED THICK FILM PASTE CO Ltd
Current assignee: HUNAN LEED THICK FILM PASTE CO Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明公开一种高方阻高效太阳能电池正银浆料及制备方法，它是由几种混合导电银粉，Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉，金属氧化物添加剂，液态银溶液及有机载体组成。此正银浆料的特点为印刷性能好，能满足300mm/s以内的印刷速度工艺，同时具备耐高温的烧结工艺窗口（最高烧结峰值能达到820℃），光电转化效率高，单晶硅平均能达到19.6%，多晶硅平均能达到17.6%。

Description

一种高方阻高效太阳能电池正面银浆及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种太阳能电池导电电极生产的原料，尤其涉及太阳能电池正面银浆及其制备方法。

背景技术：

随着晶体硅太阳能技术的不断发展，晶体硅电池效率地不断提升，整个行业对太阳能正面银浆的要求越来越高。而随着国内太阳能正面银浆技术的突飞猛进，国产太阳能正面银浆在光伏市场上所占有的市场也在逐步增加，研发生产出高效率高性能的太阳能正面银浆是各个浆料公司努力的目标。

在市场上技术最新的杜邦最新款式的PV17x和PV18x的推动下，太阳能晶体硅产家也开始了使用高方阻技术来提升电池片的效率。开发出能满足高方阻的太阳能正面银浆也成为国内太阳能正面银浆生产企业一项非常紧急的任务。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高方阻高效太阳能电池正银浆料及制备方法，提高太阳能电池光电转化效率，其配方由几种混合导电银粉，Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉，金属氧化物添加剂，有机银溶液及有机载体组成。各组成的质量百分比为：混合导电银粉78-89%，Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉1-8%，金属氧化物添加剂0.4-0.8%，液态银溶液0.1-1%，有机载体8-12%。

所述混合导电银粉中的微米球形或类球形银粉占混合导电银粉的20.0-99.9%。

所述微米球形或类球形银粉其平均粒径为1-3微米，优选1.5-2.3微米。

所述混合导电银粉中的微米球形或类球形银粉占混合导电银粉的0.1-5.0%，其平均粒径为0.1-0.6微米，优选0.4-0.5微米。

所述混合导电银粉中的片状银粉占混合导电银粉的0.1-5.0%，其平均粒径为0.5-5微米，优选1.0-2.0微米。

所述金属氧化物添加剂为ZnO，CuO，Cu₂O，SnO，MnO，MgO，BaO，CaO，SiO₂，Ag₂O等中的一种或几种的组合，其中优选ZnO及Cu₂O。金属氧化物添加剂的平均粒径为0.05-3微米，优选0.08-0.2微米。

所述Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉各组份的重量百分含量为：SiO₂3-15%；PbO25-70%；TeO5-50%；ZnO0-5%；Bi₂O₃0-5%；ZrO0-5%；MgO0-5%；Li₂O0-5%；CuO0-5%；TiO₂0-5%；；B₂O₃0-5%；P₂O₅0-5%；Al₂O₃0-5%；NiO₂0-5%；其他稀土元素0-5%。

所述玻璃粉Tg温度为300-550℃，优选370-450℃，玻璃粉Ts温度为650-900℃，优选740-850℃，玻璃粉的平均粒径为0.5-5微米，优选1.0-2.0微米。

所述液态银溶液在400℃以上分解生成纳米球状银颗粒析出，形成电子隧道效应，降低接触电阻，提升电性能，液态银溶液的液体组份为酸类（包括无机酸及有机酸，络合酸），丙三醇及其他醇类，丙酮及其他酮类中的一种或几种的组合，优选丙三醇。

本发明涉及所述制备方法：将混合银粉，玻璃粉，金属氧化物放入心形混料机中进行预混合2小时，之后静置3小时后取出放入容器中，再加入液体银和有机载体，用离心脱泡搅拌机混料30分钟均匀至无明显粉末存在，然后进行三辊研磨15遍，经200目网板过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池正面银浆。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明印刷性能好，能满足300mm/s以内的印刷速度工艺。

2、本发明具备耐高温的烧结工艺窗口（最高烧结峰值能达到820℃）。

3、光电转化效率高，单晶硅平均能达到19.6%，多晶硅平均能达到17.6%。

具体实施方式：

实例1：

（1）玻璃粉的制备：

按玻璃粘合剂的组分及重量百分比备足原料：SiO₂4%；PbO45%；TeO45%；Li₂O2%；P₂O₅4%；将上述原料称重并在三维混合机中混合100min，然后放入马弗炉中进行加热，温度控制在1400℃，保温20分钟，将熔化后的玻璃淬火后，放入球磨罐中加入玛瑙球，球磨助剂，酒精，粉体分散表面活性剂等进行球磨，控制玻璃粉体的D50在1微米-2微米之间；Dmax在6微米之下。

（2）有机载体的制备：

将高分子量乙基纤维素2%，低分子量丙烯酸树脂1%，氢化蓖麻油5%与醇酯十二50%，丁基卡必醇40%，超分子分散剂H2%进行水浴加热并搅拌2小时，待完全溶解，冷却后即可得到非常稳定的凝胶；

（3）液态银溶液的制备：

将10g硝酸银溶解在50mL超强有机酸Z中，用四氟乙烯棒搅拌30分钟后，待其稳定后即可使用。

（4）将各种银粉进行混合，将D50为400纳米的银粉1%，D50为1.8微米银粉98%，D50为1微米的片状银粉1%进行预混合，在心形混合机中混合4小时，之后静止3小时，取出使用。

（5）高效太阳能电池正面银浆的制备：

将混合银粉85.1%，玻璃粉3%，金属氧化物0.4%放入心形混料机中进行预混合2小时，之后静制3小时后取出放入容器中，再加入液体银0.5%和有机载体9%，用离心脱泡搅拌机混料30分钟均匀至无明显粉末存在，然后进行三辊研磨15遍，经200目网板过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池正面银浆。该浆料粘度为250Pa·S(25℃)，具有非常好的印刷性能，测试的大单晶硅片数为500片，光电转化效率平均在19.6%左右，对比产线的光电转化效率平均在19.4%。

实例1正银浆料数据：

生产线正银浆料数据：

实例2：

（1）玻璃粉的制备：

按玻璃粘合剂的组分及重量百分比备足原料：SiO₂6%；PbO53%；TeO28%；Li₂O2%；P₂O₅2%；MgO2%；Al₂O₃2%；ZnO5%；将上述原料称重并在三维混合机中混合100min，然后放入马弗炉中进行加热，温度控制在1350℃，保温60分钟，将熔化后的玻璃淬火后进行球磨，玻璃粉体控制在2微米-20微米之间；

（2）有机载体的制备：

将高分子量乙基纤维素3%，低分子量丙烯酸树脂2%，低分子聚酰胺3%与醇酯十二50%，丁基卡必醇40%，超分子分散剂H2%进行水浴加热并搅拌2小时，待完全溶解，冷却后即可得到非常稳定的凝胶；

（3）液态银溶液的制备：

将10g硝酸银溶解在50mL丙三醇中，用四氟乙烯棒搅拌30分钟后，待其稳定后即可使用。

（4）将各种银粉进行混合，将D50为400纳米的银粉0.5%，D50为1.8微米银粉99%，D50为1微米的片状银粉0.5%进行预混合，在心形混合机中混合4小时，之后静止3小时，取出使用。

（5）高效太阳能电池正面银浆的制备：

将混合银粉85%，玻璃粉2.8%，金属氧化物0.5%放入心形混料机中进行预混合2小时，之后静制3小时后取出放入容器中，再加入液体银0.3%和有机载体9.4%，用离心脱泡搅拌机混料30分钟均匀至无明显粉末存在，然后进行三辊研磨15遍，经200目网板过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池正面银浆。该浆料粘度为220Pa·S(25℃)，具有非常好的印刷性能，测试的大单晶硅片数为500片，光电转化效率平均在19.3%左右，对比产线的光电转化效率平均在19.2%。

实例1正银浆料数据：

生产线正银浆料数据：

实例3：

（1）玻璃粉的制备：

按玻璃粘合剂的组分及重量百分比备足原料：SiO₂6%；B₂O35%；PbO73%；TeO10%；Cu₂O1%；MgO2%；Al₂O₃3%；将上述原料称重并在三维混合机中混合100min，然后放入马弗炉中进行加热，温度控制在1350℃，保温60分钟，将熔化后的玻璃淬火后进行球磨，玻璃粉体控制在2微米-20微米之间；

（2）有机载体的制备：

将高分子量乙基纤维素4%，低分子量丙烯酸树脂2%，氢化蓖麻油2%与醇酯十二50%，丁基卡必醇40%，超分子分散剂H2%进行水浴加热并搅拌2小时，待完全溶解，冷却后即可得到非常稳定的凝胶；

（3）液态银溶液的制备：

将10g硝酸银溶解在50mL超强酸L中，用四氟乙烯棒搅拌30分钟后，待其稳定后即可使用。

（4）将各种银粉进行混合，将D50为400纳米的银粉2%，D50为1.8微米银粉97%，D50为1微米的片状银粉1%进行预混合，在心形混合机中混合4小时，之后静止3小时，取出使用。

（5）高效太阳能电池正面银浆的制备：

将混合银粉85%，玻璃粉4%，金属氧化物0.7%放入心形混料机中进行预混合2小时，之后静制3小时后取出放入容器中，再加入液体银0.3%和有机载体10%，用离心脱泡搅拌机混料30分钟均匀至无明显粉末存在，然后进行三辊研磨15遍，经200目网板过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池正面银浆。该浆料粘度为180Pa·S(25℃)，具有非常好的印刷性能，测试的大单晶硅片数为500片，光电转化效率平均在19.2%左右，对比产线的光电转化效率平均在19.2%。

实例1正银浆料数据：

生产线正银浆料数据：

Claims

1. 一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，各组份的重量百分含量为：混合导电银粉78-89%，Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉1-8%，金属氧化物添加剂0.4-0.8%，液态银溶液0.1-1%，有机载体8-12%，各组分质量百分含量之和为100%。

2. 根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述混合导电银粉中的微米球形或类球形银粉占混合导电银粉的20.0-99.9%。

3. 根据权利要求2所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述微米球形或类球形银粉其平均粒径为1-3微米，优选1.5-2.3微米。

4. 根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述混合导电银粉中的微米球形或类球形银粉占混合导电银粉的0.1-5.0%，其平均粒径为0.1-0.6微米，优选0.4-0.5微米。

5. 根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，混合导电银粉中的片状银粉占混合导电银粉的0.1-5.0%，其平均粒径为0.5-5微米，优选1.0-2.0微米。

6. 根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，金属氧化物添加剂为ZnO，CuO，Cu₂O，SnO，MnO，MgO，BaO，CaO，SiO₂，Ag₂O等中的一种或几种的组合，其中优选ZnO及Cu₂O，金属氧化物添加剂的平均粒径为0.05-3微米，优选0.08-0.2微米。

7. 根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述Pb-Te-Si-Zn系玻璃粉各组份的重量百分含量为：SiO₂ 3-15%；PbO 25-70%；TeO 5-50%；ZnO 0-5%；Bi₂O₃ 0-5%；ZrO 0-5%；MgO 0-5%；Li₂O 0-5%；CuO 0-5%；TiO₂ 0-5%；；B₂O₃ 0-5%；P₂O₅ 0-5%；Al₂O₃ 0-5%；NiO₂ 0-5%；其他稀土元素0-5%。

8.根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述玻璃粉Tg温度为300-550℃，优选370-450℃，玻璃粉Ts温度为650-900℃，优选740-850℃，玻璃粉的平均粒径为0.5-5微米，优选1.0-2.0微米。

9.根据权利要求1所述的一种高方阻高效太阳能电池正面银浆，其特征在于，液态银溶液在400℃以上分解生成纳米球状银颗粒析出，形成电子隧道效应，降低接触电阻，提升电性能，液态银溶液的液体组份为酸类（包括无机酸及有机酸，络合酸），丙三醇及其他醇类，丙酮及其他酮类中的一种或几种的组合，优选丙三醇。

10.一种高方阻高效太阳能电池正面银浆及制备方法，其特征在于，将混合银粉，玻璃粉，金属氧化物放入心形混料机中进行预混合2小时，之后静置3小时后取出放入容器中，再加入液体银和有机载体，用离心脱泡搅拌机混料30分钟均匀至无明显粉末存在，然后进行三辊研磨15遍，经200目网板过滤，即可得到非常均匀的太阳能电池正面银浆。