CN106257598A

CN106257598A - 一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料

Info

Publication number: CN106257598A
Application number: CN201510355492.0A
Authority: CN
Inventors: 郭宏彬
Original assignee: Jiangsu Zheng Neng Electronic Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Zheng Neng Electronic Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-12-28

Abstract

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池正银浆料，一种晶体硅太阳能电池用正银浆料，所述正银浆料包括银粉、无铅玻璃粉、触变剂和有机载体，所述无铅正银浆料中还含有添加剂组合物，所述无铅玻璃粉与添加剂之间的重量比为1∶0.1-5。本发明降低了无铅玻璃粉中的碱性物质对电池的封装材料EVA胶膜的腐蚀，避免了封装材料EVA胶膜因脱层而失去对电池的保护作用，提高了电池的使用寿命。

Description

一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

太阳能是一种绿色能源，因其无污染、取之不竭、不受地域资源限制等优点而越来越受到人们的重视，所以太阳能电池应运而生。晶硅太阳能电池是一种能够对光能响应并能将光能转换成电能的器件，它可以利用光生伏特效应将光能转换为电能。当阳光照射到电池板时，在电池两极表面产生一定的电势差，接通外接电路，就可以产生电流。把若干个电池通过串联或并联的方式连接起来，再经过封装材料EVA胶膜(乙烯醋酸乙烯共聚物)密封保护，就能制成电池组件，进而组成电池方阵，与其他电子器件配合组成独立系统或并入电网，提供清洁的电力供应。晶硅太阳能电池电极包括正面银电极、背面银电极和铝背场电极，正面银电极是使用正面银浆经过丝网印刷、干燥、高温烧结形成，正面银浆的性能直接决定了太阳能电池片正面银电极的性能，是晶体硅太阳能电池制造中的关键材料。

目前，晶硅太阳能电池用正银浆料通常由银粉、无铅玻璃粉和有机载体制备而成，大多数正银浆使用含有较高比例氧化铅的玻璃粉。为了更好地维护人类赖以生存的生活环境，电子产品无铅化已成为电子制造业的发展趋势，利用无铅玻璃粉制备无铅银浆也成为未来的发展方向。现有正银浆技术中，所含无铅玻璃粉包含碱性氧化物，在烧结过程中，正银浆对SiNx：H减反射膜的腐蚀作用主要靠碱性玻璃来完成，而反应主要在硅基体表面进行，同时由于浆料融化时间极短，粘度高，流动性差，这会造成电极材料中各物质分布不同。反应过程中靠近硅基体部分的玻璃发生反应而被消耗，但电极表层仍有相当数量的碱性物质残留，残留的碱性物质在高温和湿热环境下使电池的封装材料EVA胶膜的酯健发生断裂、聚合物分子链发生老化裂解变性，最终导致封装材料EVA胶膜的脱层而对电池失去保护作用，降低电池的使用寿命。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种性能优越的晶体硅太阳能电池无铅正银浆料。

为解决以上技术问题，本发明所提供的一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：所述正银浆料的原料组分及重量含量如下：银粉87-92份、有机载体5-10份、无铅玻璃粉1～5份和触变剂0.1～3份，其中各组分的重量百分数之和为100％。所述银份为高振实密度银粉，振实密度大于6g每立方厘米。所述无铅玻璃粉的组成和重量百分数为：Bi₂O₃40-60％、Al₂O₃5-10％、Li₂O₃-8％、TeO₂20-35％、SiO₂2-6％、ZnO3-8％、MgO3-8％、TiO₂0.5-2％、P₂O₅0.5-2％。有机载体的组成和重量百分数为：松油醇40-65％、乙基纤维素5-10％、正丁醇10-15％、苯甲醇10-15％、司班₈₀4-7％。所述触变剂为：BYK410。

本发明的优点在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料的制备方法，制成的无铅正银浆料光电转化效率高，附着力高，且高温老化后附着力转化效率衰减小，与现有技术相比，本发明通过玻璃粉和有机添加剂及触变剂的组合使用和控制它们的用量比例，在保证玻璃粉在烧结过程对硅片表面的SiNx：H减反射膜产生腐蚀作用、实现银电极与硅基体的良好导电接触的同时，在烧结过程和冷却阶段，添加剂及触变剂与无铅玻璃粉反应并可以部分转移至正银电极表面，消耗了正银电极表面残余的碱性物质，使得正银电极表面呈中性或接近中性，降低了碱性物质对于电池的封装材料EVA胶膜的腐蚀，避免了封装材料EVA胶膜因脱层而失去对电池的保护作用，提高了电池的使用寿命。

具体实施方式

实施例一

本发明提供的正银浆料用于制作晶硅太阳能电池的正银电极，所述正银浆料由银粉、无铅玻璃粉、有机载体、添加剂和触变剂组合物制备而成。无铅玻璃粉在快速烧结时液化，在银粉和硅基片之间起到粘结作用，同时起到穿透减反射膜的作用，使银粉和硅基片之间形成良好的欧姆接触。本发明使用的无铅玻璃粉为本领域技术人员所公知，它可以直接从市场购买也可以采用本领域技术人员熟知的方法制备得到，其软化温度为350℃～600℃。因为当其软化温度低于350℃时，可能因玻璃熔融体的过度流动，造成正银电极与硅基片之间的玻璃膜层过厚，引起正银电极与硅基片的接触电阻上升；当其软化温度高于600℃时，可能造成玻璃粉和银粉烧结不完全，产生“生烧”现象，导致附着力下降和正银电极的体电阻上升。适合本发明的无铅玻璃粉可选用由Bi₂O₃、Al₂O₃、Li₂O、TeO₂、SiO₂、ZnO、MgO、TiO₂、P₂O₅组成的无铅玻璃体系，玻璃粉的粒径控制在10微米以下，用量为银浆料重量的1～5％。如果玻璃粉的用量不足0.5％，会影响减反射膜的蚀刻及硅基材与银电极间的附着力；如果用量超过5％，会降低电池片的电性能。无铅玻璃粉在烧结过程中，对氮化硅减反射膜的腐蚀作用主要在硅基体表面进行，同时，由于正银浆料的融化时间极短，粘度高、流动性差，造成正银电极中各物质的分布不同，导致靠近硅基体的无铅玻璃粉被消耗，而正银电极的表层仍有相当数量的碱性物质残留，这些残留的碱性物质在高温和湿热环境下使电池的封装材料EVA胶膜的酯健发生断裂、聚合物分子链发生老化裂解变性，最终导致封装材料EVA胶膜的脱层而对电池失去保护作用，降低电池的使用寿命。

为了消耗了正银电极表面残余的碱性物质，使得正银电极表面呈中性或接近中性，降低了碱性物质对于电池的封装材料EVA胶膜的腐蚀，本发明提供的正银浆料中使用了添加剂。在烧结过程中，添加剂融化并与无铅玻璃粉发生反应，生产对封装材料无害的中性物质；在烧结过程后段的冷却阶段，由于无铅玻璃粉熔融体冷却收缩，融化状态的添加剂转移至正银电极表面，使得其进一步与电极表面的碱性物质反应，消耗剩余的碱性化合物，造成正银电极表面呈中性或接近中性，从而消除碱性物质对EVA层的影响。本发明使用的添加剂的熔点比玻璃粉的软化温度低10℃～260℃，目的是利用二者的熔点差控制添加剂的分布。添加剂的熔点高于玻璃粉软化点，或二者差不足10℃，烧结冷却后，添加剂可能在正银电极内部存留而不会迁移至表面。添加剂的熔点与玻璃粉软化点差大于260℃，其熔点和挥发温度过低，导致添加剂在烧结过程过度流动或挥发，影响电极外观。添加剂用量为银浆料总重量的0.1～2％，如果用量过低，则不能起到消耗多余碱性物质的作用，无法解决EVA老化脱层现象：如果用量过高，可能会增大电极体电阻。为了既能保证银粉和硅基片之间具有良好的欧姆接触，又能防止浆料中的碱性物质对于电池的封装材料EVA胶膜的腐蚀，本发明采用了添加剂与无铅玻璃粉组合使用，并控制其用量比例，无铅玻璃粉与添加剂之间的重量比控制在1∶0.1～5.0的范围内，低于该比例范围，会对正银浆料的腐蚀性能产生影响，导致正银浆料接触电阻上升；高于该比例范围，不能防止无铅玻璃粉中的碱性物质对EVA的腐蚀作用。

本发明中使用的银粉可以选用本领域公知的银粉，优选平均粒径0.2～2微米、振实密度大于4.5g/cc的银粉。

本发明使用的有机载体可以选用本领域公知的树脂和溶剂制备，优选下述方法制备的有机载体：将松油醇40-65％、乙基纤维素5-10％、正丁醇10-15％、苯甲醇10-15％和司班₈₀4-7％的有机溶剂混合搅拌均匀并加热到60-90℃，直到聚合物完全溶解，形成透明粘稠液体，过滤杂质，得到所述有机载体。

本发明提供的晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料可以采用下述方法予以制备：

将占正银浆料重量0.5～5％的无铅玻璃粉、8～20％的有机载体、0.1-3％触变剂、0.3～4.5％的添加剂混合均匀后，再加入75～90％的银粉，搅拌后研磨，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

将上述浆料用280～400目网板，通过丝网印刷的方式印刷在晶硅太阳能电池硅基片正面上，印刷后的浆料经过160～270℃烘干，在650～950℃的高温下烧结形成正面银电极。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

有机载体的制备：

称取松油醇40、乙基纤维素5、正丁醇10、苯甲醇10和司班₈₀4，混合并加热到60～90℃，溶解，得到有机粘结剂，备用。

实施例1

称取5g超细软化温度为560℃无铅玻璃粉、75g银粉、2g触变剂、19g有机载体、1g三氧化二硼，混合均匀，三辊机轧制细度小于10微米，用松油醇调整粘度至280～400Pa.s，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

实施例2

称取3g超细软化温度为600℃无铅玻璃粉、75g银粉、2g触变剂、20g有机载体、0.3g五氧化二磷，1g二氧化碲，混合均匀，三辊机轧制细度小于10微米，用松油醇调整粘度至280～400Pa.s，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

实施例3

称取0.5g超细软化温度为350℃无铅玻璃粉、90g银粉、2g触变剂、9.2g有机载体、0.3g五氧化二磷，混合均匀，三辊机轧制细度小于10微米，用松油醇调整粘度至280～400Pa.s，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

实施例4

称取0.9g超细软化温度为435℃无铅玻璃粉、86.6g银粉、2g触变剂、8g有机载体、4.5二氧化硒，混合均匀，三辊机轧制细度小于10微米，用松油醇调整粘度至280～400Pa.s，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

实施例5

称取2g超细软化温度为480℃无铅玻璃粉、85g银粉、2g触变剂、9.5g有机载体、4.5二氧化硒，混合均匀，三辊机轧制细度小于10微米，用松油醇调整粘度至280～400Pa.s，得到晶体硅太阳能电池用无铅正银浆料。

Claims

1.一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：所述正银浆料的原料组分及重量含量如下：银粉87-92份、有机载体5-10份、无铅玻璃粉1～5份和触变剂0.1～3份，其中各组分的重量百分数之和为100％。

2.根据权利1所述的一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：所述银份为高振实密度银粉，振实密度大于6g每立方厘米。

3.根据权利1所述的一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：所述无铅玻璃粉的组成和重量百分数为：Bi₂O₃ 40-60％、Al₂O₃5-10％、Li₂O3-8％、TeO₂20-35％、SiO₂2-6％、ZnO3-8％、MgO3-8％、TiO₂0.5-2％、P₂O₅0.5-2％。

4.根据权利1所述的一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：有机载体的组成和重量百分数为：松油醇40-65％、乙基纤维素5-10％、正丁醇10-15％、苯甲醇10-15％、司班₈₀4-7％。

5.根据权利1所述的一种晶体硅太阳能电池无铅正银浆料，其特征在于：所述触变剂为：BYK410。