CN106128555A - 一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，按重量百分比包含以下组分：混合银粉83～90％、无机玻璃粉1～4％、有机粘合剂6～10％、添加剂0.1～3.0％；混合银粉包含混合球状银粉和片状银粉。本发明还提供了一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，将制备好的有机粘合剂、添加剂以及高比表面积的球状银粉混合分散，静置12‑24小时，使球状银粉充分润湿分散，然后加入无机玻璃粉混合分散，通过三辊研磨机辊轧后，再依次添加片状银粉和低比表面积的球状银粉，混合均匀后，再经过三辊研磨机辊轧，得到细度小于10微米的银浆浆料。本发明的银浆烧结后的银电极的银层更致密，增强了烧结后的银电极的导电性能，银电极的附着力也有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产晶硅太阳能电池正面电极的原料，特别涉及一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极可将电能输出。目前晶硅太阳能电池的电极制作主要使用丝网印刷方式，通过把银浆料印刷在电池正反面，经过高温烧结处理，使银粉附着在电池表面形成正负电极，银粉与半导体材料硅形成欧姆接触。现有的晶硅太阳能电池，其烧结后的银电极的银层不够致密，银电极的导电性能不够理想，银电极的附着力也不够高，银浆印刷后的栅线容易坍塌。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆及其制备方法，银浆具有优良的印刷性，烧结后银层致密，可以和硅片形成良好的欧姆接触，具有优异的导电性、可焊性和耐焊性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，所述银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％；
所述混合银粉包含混合球状银粉和片状银粉。
进一步的，所述银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％。
进一步的，所述混合银粉的平均粒径为1.0～3.0μm。
进一步的，所述混合银粉包含两种球状银粉和一种片状银粉，其中一种球状银粉的平均粒径为0.5～2.0μm，比表面积为5～8m2/g；另一种球状银粉的平均粒径为1.0～3.0μm，比表面积为0.3～1.0m2/g，片状银粉的平均粒径为0.5～1.5μm，比表面积为1.0～3.0m2/g。
进一步的，所述的混合银粉包含两种比表面积不同的球状银粉和一种片状银粉的混合物，该混合银粉中，片状银粉和比表面积大的球状银粉的重量百分比含量分别小于5.0％。
进一步的，所述有机粘合剂为树脂和溶剂的混合物，其中，树脂在银浆中的重量百分比含量为0.5％～3.0％，溶剂在银浆中的重量百分比含量小于7.0％。
进一步的，树脂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、醋酸纤维素、丙烯酸树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和环氧树脂中的一种或几种混合物，溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸三丁酯中的两种及以上的混合物。
进一步的，所述的添加剂为表面活性剂。
进一步的，所述添加剂为磷酸共聚物、牛脂二胺二油酸盐、司班60、司班80和卵磷脂中的两种及以上的混合物。
本发明还提供一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，将制备好的有机粘合剂、添加剂以及一种高比表面积的球状银粉混合分散，静置12-24小时，使球状银粉充分润湿分散，然后加入无机玻璃粉混合分散，通过三辊研磨机辊轧后，再依次添加片状银粉和一种低比表面积的球状银粉，混合均匀后，再经过三辊研磨机辊轧，得到细度小于10微米的银浆浆料。
本发明的有益效果是：本发明的银浆采用两种球状银粉和一种片状银粉，通过不同形状和比例的银粉的复配，使烧结后的银电极的银层更致密，增强了烧结后的银电极的导电性能，同时银电极的附着力也有所提高。有机粘合剂为树脂和溶剂的混合物，并通过和添加剂的配合，使混合银粉和无机玻璃粉均匀分散，制备的正面银浆适应于不同的印刷工艺，印刷后的栅线不易坍塌，高宽比高。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明提供一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，该银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％；
所述混合银粉包含混合球状银粉和片状银粉。
优选的，该银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％。
进一步说，混合银粉的平均粒径为1.0～3.0μm。
进一步说，混合银粉包含两种球状银粉和一种片状银粉，其中一种球状银粉的平均粒径为0.5～2.0μm，比表面积为5～8m2/g；另一种球状银粉的平均粒径为1.0～3.0μm，比表面积为0.3～1.0m2/g，片状银粉的平均粒径为0.5～1.5μm，比表面积为1.0～3.0m2/g。
进一步说，混合银粉包含两种比表面积不同的球状银粉和一种片状银粉，该混合银粉中，片状银粉和比表面积大的球状银粉的重量百分比含量分别小于5.0％。
进一步说，有机粘合剂为树脂和溶剂的混合物，其中，树脂在银浆中的重量百分比含量为0.5％～3.0％，溶剂在银浆中的重量百分比含量小于7.0％。
进一步说，树脂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、醋酸纤维素、丙烯酸树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和环氧树脂中的一种或几种混合物，溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸三丁酯中的两种及以上的混合物。
进一步说，添加剂为表面活性剂。该添加剂为磷酸共聚物、牛脂二胺二油酸盐(TDO)、司班60、司班80和卵磷脂中的两种及以上的混合物。
本发明还提供一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，将制备好的有机粘合剂、添加剂以及一种高比表面积的球状银粉混合分散，静置12-24小时，使球状银粉充分润湿分散，然后加入无机玻璃粉混合分散，通过三辊研磨机辊轧后，再依次添加片状银粉和一种低比表面积的球状银粉，混合均匀后，再经过三辊研磨机辊轧，得到细度小于10微米的银浆浆料。
该银浆中的混合银粉在浆料中是导电功能相，其在高温烧结处理后可形成致密的银导电层，与硅片形成欧姆接触，在电极中起导电作用。
该银浆中的无机玻璃粉在高温烧结过程中熔化，将银粉附着在硅片表面，形成均匀致密的导电膜。
该银浆中的有机粘合剂在浆料中起分散作用及印刷时的粘结作用，使无机玻璃粉均匀分散在浆料中，形成一种稳定的悬浮体，保持浆料内各组分的均匀配比，印刷后使浆料附着在硅片表面。有机粘合剂中，树脂含量在浆料中的重量百分比含量为0.5％～3.0％，树脂含量小于0.5％时，树脂不容易包覆银粉，印刷时容易产生断栅等不良现象；树脂含量大于3.0％时，浆料的粘度高，粘性大，银浆的印刷性能变差，无法适应大批量生产。溶剂的含量在浆料中的重量百分含量应小于7.0％，含量太大容易造成溶剂析出，不利于浆料的储存。
银浆中的添加剂在浆料中起到促进银粉分散，并阻止银粉团聚的作用，且可以改善浆料的印刷性能。添加剂含量相对于混合银粉的重量百分比为0.1％-2.0％，添加剂含量相对于混合银粉的重量百分比小于0.1％时，银粉在有机粘合剂中不容易分散均匀，导致批量印刷时，银浆中的银粉产生团聚，出现断栅、虚印等印刷不良；添加剂含量较大时，银浆的粘度容易变稀，浆料的粘结力不够，也容易出现虚印等印刷不良。
实施例一：
称取高比表面积的球状银粉1.78g、低比表面积的球状银粉86.33g、片状银粉0.89g、无机玻璃粉2.5g，添加剂0.45g以及有机粘合剂8.05g，先把添加剂、有机粘合剂以及高比表面积的球状银粉在容器中搅拌混合后静置24小时，然后在三辊研磨机上进行研磨分散，控制浆料的精细度小于10μm；再依次加入无机玻璃粉、片状银粉和低比表面积的球状银粉，分别搅拌均匀后，在三辊研磨机上研磨分散，控制浆料的精细度小于10μm，粘度在250-450Pa.s。
实施例一制得的银浆的性能：
粘度：(25℃，Brookfield HB Ⅱ Pro+)380Pa.s；
精细度：≤10μm；
上述银浆在印刷烧结后，串联电阻：0.00181欧姆，转换效率：18.144％，栅线高宽比：0.283，拉力：2.8N。
实施例二：
称取高比表面积的球状银粉2.67g、低比表面积的球状银粉85.44g、片状银粉0.89g、无机玻璃粉2.5g、添加剂0.89g以及有机粘合剂7.61g，先把添加剂、有机粘合剂以及高比表面积的球状银粉和在容器中搅拌混合后静置24小时，然后在三辊研磨机上进行研磨分散，控制浆料的精细度小于10μm；再依次加入无机玻璃粉、片状银粉和低比表面积的球状银粉，分别搅拌均匀后，在三辊研磨机上研磨分散，控制浆料的精细度小于10μm，粘度在250-450Pa.s。
实施例二制得的银浆的性能：
粘度：(25℃，Brookfield HB Ⅱ Pro+)393Pa.s。
精细度：≤10μm。
上述银浆在印刷烧结后，串联电阻：0.00179欧姆，转换效率：18.157％，栅线高宽比：0.295，拉力：3.2N。
本发明的银浆采用两种球状银粉和一种片状银粉，通过不同形状和比例的银粉的复配，使烧结后的银电极的银层更致密，增强了烧结后的银电极的导电性能，同时银电极的附着力也有所提高。有机粘合剂为树脂和溶剂的混合物，并通过和添加剂的配合，使混合银粉和无机玻璃粉均匀分散，制备的正面银浆适应于不同的印刷工艺，印刷后的栅线不易坍塌，高宽比高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％；
所述混合银粉包含混合球状银粉和片状银粉。
2.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：
所述银浆按重量百分比包含以下组分：
上述各组分含量之和为100％。
3.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述混合银粉的平均粒径为1.0～3.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述混合银粉包含两种球状银粉和一种片状银粉，其中一种球状银粉的平均粒径为0.5～2.0μm，比表面积为5～8m2/g；另一种球状银粉的平均粒径为1.0～3.0μm，比表面积为0.3～1.0m2/g，片状银粉的平均粒径为0.5～1.5μm，比表面积为1.0～3.0m2/g。
5.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述的混合银粉包含两种比表面积不同的球状银粉和一种片状银粉，该混合银粉中，片状银粉和比表面积大的球状银粉在混合银粉中的重量百分比含量分别小于5.0％。
6.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述有机粘合剂为树脂和溶剂的混合物，其中，树脂在银浆中的重量百分比含量为0.5％～3.0％，溶剂在银浆中的重量百分比含量小于7.0％。
7.根据权利要求6所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：树脂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、醋酸纤维素、丙烯酸树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和环氧树脂中的一种或几种混合物，溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸三丁酯中的两种及以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述的添加剂为表面活性剂。
9.根据权利要求8所述的一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于：所述添加剂为磷酸共聚物、牛脂二胺二油酸盐、司班60、司班80和卵磷脂中的两种及以上的混合物。
10.一种高导电晶硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于：将制备好的有机粘合剂、添加剂以及一种高比表面积的球状银粉混合分散，静置12-24小时，使球状银粉充分润湿分散，然后加入无机玻璃粉混合分散，通过三辊研磨机辊轧后，再依次添加片状银粉和一种低比表面积的球状银粉，混合均匀后，再经过三辊研磨机辊轧，得到细度小于10微米的银浆浆料。
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