CN104844004A

CN104844004A - 用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉及其制备方法

Info

Publication number: CN104844004A
Application number: CN201510197627.5A
Authority: CN
Inventors: 白海赞; 杨晶; 刘府朝
Original assignee: Jiangsu Environmental Natural Chemicals (enc) New Material Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Environmental Natural Chemicals (enc) New Material Co Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2015-08-19

Abstract

本发明公开了一种用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉及其制备方法，该玻璃粉的原料包括下述组分及其重量百分比：TeO₂:30-80％、Bi₂O₃:1-15％、SiO₂:0.5-6％、表面活性金属的化合物:1-10％、ZnO:0.5-12％、Al₂O₃:0-3％、ZrO₂:0-2％、R₂O:0-4％、MgO:0-2％、BaCO₃:0-4％、P₂O₅:0-3％和B₂O₃:0-25％；其中表面活性金属的化合物是指含V、Mo、W、Ta、Hf、Cr或Nb的氧化物或氟化物中的至少一种，R₂O为含有Li、Na或K的氧化物或磷酸盐的化合物中的至少一种，上述原料经过球磨、三段升温、淬冷及烘干、湿法粗磨、湿法细磨和冷冻干燥后制得本发明的玻璃粉，本发明的玻璃粉具有合适的腐蚀速率、耐腐蚀能力、流动性、润湿性和玻璃转化温度，能够很好解决高方阻太阳能电池正银浆料对烧结窗口的功能需求。

Description

用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉及其制备方法

技术领域

本发明属太阳能电池浆料领域，具体涉及一种用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置。在半导体的P-N结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于P-N结处存在电势差，空穴和电子以相反的方向跨过该结移动。电子移动到负极触点，空穴移动到正极触点，从而产生能向外部电路输送电力的电流。太阳能电池的电极触点对于电池的性能很重要。

太阳能电池正面银浆是制作光电太阳能电池重要的基础材料，用于制作晶体硅太阳能电池的正面电极。太阳能电池正面银浆的组成由玻璃粉、银粉、有机载体、无机添加剂、有机添加剂；其中玻璃粉主要作用是烧穿绝缘的氮化硅减反膜、帮助形成Ag/Si欧姆接触、提供附着力；银粉主要作用是使银粉烧结致密化，形成低的栅线电阻，提供好的导电电极；有机载体主要作用是粉体间的润湿、印刷性、外观、高宽比；无机添加剂与有机添加剂主要用于改性与浆料性能的改善。

随着技术的发展，为了提高转换效率与降低表面复合，各电池厂商纷纷采用电池片的浅结技术。浅结是指太阳能电池P-N结结深小于0.3μm，利用浅结可以显著降低太阳能电池片表面的少数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应。但在烧结时由于P-N结很浅，很容易烧穿，这就要求浆料有较宽的烧结窗口与合适的腐蚀速率，而影响烧结窗口与腐蚀速率主要取决于正银浆料中玻璃粉的特性：玻璃粉要在不同温度区间有不同的腐蚀速率、耐腐蚀能力、流动性、润湿性、热稳定性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉及其制备方法，能够很好解决高方阻太阳能电池正银浆料对烧结窗口的功能需求。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉，其特征在于，该玻璃粉的原料包括以下组分和重量百分含量：TeO₂:30-80％、Bi₂O₃:1-15％、SiO₂:0.5-6％、表面活性金属的化合物:1-10％、ZnO:0.5-12％、Al₂O₃:0-3％、ZrO₂:0-2％、R₂O:0-4％、MgO:0-2％、BaCO₃:0-4％、P₂O₅:0-3％和B2O₃:0-25％；其中表面活性金属的化合物是指含V、Mo、W、Ta、Hf、Cr、Nb的氧化物或氟化物中的至少一种，R₂O为含有Li、Na或K的氧化物或磷酸盐的化合物中的至少一种。

较佳的是，还可以包含以下材料成份中的至少一种：BiF₃:0-5％、Er₂O₃:0-2％、La₂O₃:0-2％和CeO₂:0-2％。

进一步地说，上述玻璃粉的Tg温度为250℃-450℃。

上述的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉的制备方法，按下述步骤进行：

一、将全部原料进行球磨，以将原料充分混合均匀并且降低原料粒径；

二、将步骤一制得的混合物放入加热设备中，采用二段加热：

第一段：直接将加热设备中升温至950℃-1000℃后，再将步骤一制得的混合物溶制80分钟；

第二段：在950℃-1200℃的温度条件下保温20-30分钟，得到均匀澄清的玻璃熔液；

三、将步骤二制得的玻璃熔液在去离子水中淬冷，冷却后取出玻璃颗粒，然后将玻璃颗粒在60℃-80℃烘箱内干燥1-5小时；

四、将步骤三制得的烘干后的玻璃颗粒进行湿法粗磨：在球磨机中加入去离子水并且使用直径为10-25mm的锆球进行球磨，球磨时间为1-3小时；

五、将步骤四湿法粗磨后制得的玻璃粉烘干后再进行湿法细磨：在球磨机中加入球磨分散助剂并且使用直径为2-3mm的锆球进行球磨，球磨时间为1-2小时；

六、将步骤五湿法细磨后制得的玻璃粉溶液进行过筛取出锆球，得到玻璃粉溶液；

七、将步骤六制得的玻璃粉溶液放入冷冻干燥箱处理8-10小时，即制得本发明所述用于太阳能高方阻浆料的玻璃粉。

其中，步骤二中所述的将步骤一制得的混合物放入加热设备是指：将步骤一制得的混合物放入铂金坩埚中，在升到溶制温度后再将坩埚放入高温箱式炉中。

本发明的有益效果是：本发明用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉具有合适的腐蚀速率、耐腐蚀能力、流动性、润湿性和玻璃转化温度，特别是在低温时有充分的流动性与腐蚀性，并充分与氮化硅反应，高温时能保持足够长的耐高温与耐腐蚀性，该玻璃粉还具有较高的折射率与光的吸收率，并且有明显的半导体特性及低的垒势高度。使用本发明玻璃粉制备的浆料经烧结测试后具有更低的接触电阻、高的拉力、高的填充、宽的烧结窗口以及与国外浆料持平的电性能特性。

具体实施方式

实施例：本发明实施例1-6的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉的原料配比详见下表1：

表1(单位：重量百分比，％)：

本发明实施例的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉的制备方法按下述步骤进行：

步骤二中所述的将步骤一制得的混合物放入加热设备是指：将步骤一制得的混合物放入铂金坩埚中，在升到溶制温度后再将坩埚放入高温箱式炉中。

本发明无铅玻璃粉的性能测试：

选取实施例1-6的玻璃粉进行性能测试。实施例1-6的原料及制备方法如上所述，其中，在制备方法中，实施例1-6皆是：采用二段升温，第一段升温用5分钟，升至950℃后将物料直接放入溶制80分钟，第二段在950℃保温30分钟；步骤三中，是在80℃烘箱内干燥5H；步骤四中，是使用直径20mm的锆球球磨3小时；步骤五中，是采用直径3mm的小锆球，球磨2小时；步骤七中，是放入冷冻干燥箱处理10H。

实施例1-6的玻璃粉性能测试及指标详见下表2和表3：

表2：实施例1-6的玻璃粉的物理性能测试数据

表3：实施例1-6的玻璃粉应用于多晶156×156的方阻85测试数据：

上表3中：VOC——挥发性有机物； ISC——短路电流；

RS——串阻； RSH——并阻；

FF——填充因子； Ncell——光电转换效率；

Irev2——反向电流。

本发明的玻璃粉具有合适的腐蚀速率、耐腐蚀能力、流动性、润湿性和玻璃转化温度。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉，其特征在于，该玻璃粉的原料包括下述组分及其重量百分比：TeO₂:30-80％、Bi₂O₃:1-15％、SiO₂:0.5-6％、表面活性金属的化合物:1-10％、ZnO:0.5-12％、Al₂O₃:0-3％、ZrO₂:0-2％、R₂O:0-4％、MgO:0-2％、BaCO₃:0-4％、P₂O₅:0-3％和B₂O₃:0-25％；其中表面活性金属的化合物是指含V、Mo、W、Ta、Hf、Cr或Nb的氧化物或氟化物中的至少一种，R₂O为含有Li、Na或K的氧化物或磷酸盐的化合物中的至少一种。

2.如权利要求1所述的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉，其特征在于，还包含以下材料成份中的至少一种：BiF₃:0-5％、Er₂O₃:0-2％、La₂O₃:0-2％和CeO₂:0-2％。

3.如权利要求1所述的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉的Tg温度为250℃-450℃。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，按下述步骤进行：

七、将步骤六制得的玻璃粉溶液放入冷冻干燥箱处理8-10小时，即所述用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉。

5.如权利要求4所述的用于太阳能高方阻浆料的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的将步骤一制得的混合物放入加热设备是指：将步骤一制得的混合物放入铂金坩埚中，在升到溶制温度后再将坩埚放入高温箱式炉中。