CN106280167A - 一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，包括以下原料：1，3‑丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5‑二甲基‑2，5‑双(苯甲酰过氧)‑己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂、二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷、有机锡稳定剂、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。本发明制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂应用于太阳能电池铝浆时，可以使粘合强度提高，能够达到1级；另外可以同时降低电阻率和碎片率。

Description

一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
背景技术
太阳能电池是能把光能直接转换成电能的半导体器件，主要是半导体材料制造成的。太阳电池把光能转化成电能，包括下面三个过程；1、太阳光或其他光照射到太阳能电池的表面；2、太阳能电池的半导体能吸收光子，并激发出电子－空穴对，这些电子空穴对被太阳电池的内建场分离，分离的条件：a、有内建电场；b、电子空穴有足够长的寿命和迁移率，使μt足够大，μt为在内建场的作用下，在电子空穴的寿命时间内漂移的距离，这个距离保证电子空穴“分开”，电子集中在一边，空穴集中在另一边，太阳电池利用PN结或PIN结势垒区的静电场达到分离电子、空穴的目的；3、被分离的电子空穴，经电极收集输出到电池体外，形成电池。
太阳能电池背电极和正电极使用银浆，烧结工艺需经过低温、中温、高温和冷却4个阶段，低温阶段一般在400度以内，中温400-700度，高温700-900度，在低温阶段浆料中的有机溶剂充分挥发，中温阶段玻璃料开始熔化，有机粘结剂充分燃烧，Ag和玻璃料发生离子交换反应，生成Ag2O，玻璃料将SiNx膜腐蚀，在高温阶段Ag2O 、Si和玻璃料发生反应，发生Ag、Si接触，冷却过程中Ag在表面结晶生长，玻璃料使浆料紧紧附着在硅片表面， 最终形成栅线和硅片的欧姆接触。背电场使用铝浆进行印刷，浆料由金属粉、玻璃料，有机溶剂、有机粘结剂组成。正面电极浆料的选择标准：能与硅片形成牢固的欧姆接触， 自身体电阻小，可焊接性强，污染小，成本低，分辨率高，与扩散层方块电阻匹配性好。背面铝浆的选择标注：合理的粒径，粘度，烧结后电阻率低，耐潮湿，附着力好。
CN102408653A公开一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法，以质量份数计，包括聚乙烯缩丁醛树脂3-12份、有机溶剂88 -95份、湿润分散剂0-2份和消泡剂0-2份；CN101555394A公开一有机粘合剂，按质量份组成为：乙基纤维素23%，醋丁纤维素1%-5%，有机溶剂88%-94%，湿润分散剂0.2%-1%， 消泡剂1%-3%，总量100%；其制备方法为：将所述组份投入反应釜内, 搅拌速度60-80r/min状态下升温至120-140℃恒温2-4 h，反应釜内的所述组份得到均匀混合及充分反应，反应物冷却之后用丝网过滤，得到硅太阳能电池铝浆用有机粘结剂，但是，这些有机粘结剂存在粘接强度不高，方阻偏高的问题。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以解决现有太阳能电池铝浆用有机粘结剂应用于太阳能电池铝浆时，粘合强度较低，电阻率和碎片率相对较高等问题。本发明制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂应用于太阳能电池铝浆时，可以使粘合强度提高，能够达到1级；另外可以同时降低电阻率和碎片率。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇60-80份、羧甲基纤维素10-14份、聚丙交酯5-9份、癸二酸二异辛酯4-8份、双丙酮丙烯酰胺6-12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4-6份、环氧氯丁烷3-5份、尿素2-4份、丙烯酸15-38份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.6-1.3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2-0.5份、铂催化剂0.2-0.3份、二乙醇胺6-12份、铝溶胶8-15份、柠檬酸酯0.8-1.4份、聚丙二烯橡胶0.6-1份、丙基三甲氧基硅烷0.3-0.7份、有机锡稳定剂0.2-0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6-1.2份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为100-200r/min下搅拌8-12min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为5.7-6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为100-200W，温度为74-85℃，转速为80-120r/min下进行搅拌反应1.5-2.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.2-6.5，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为150-250W，温度为88-94℃，转速为80-100r/min下进行搅拌反应0.8-1.2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为7.8-8.2，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为72-76℃，糊化时间为45-55min，糊化时间为结束后降至32-34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为60-80r/min下搅拌12-18min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
进一步地，步骤S1中所述转速为200r/min下搅拌8min，制得浆料Ⅰ。
进一步地，步骤S2中所述微波功率为150-200W，温度为80-85℃，转速为100-120r/min下进行搅拌反应1.5-2h，制得浆料Ⅱ。
进一步地，所述微波功率为200W，温度为85℃，转速为120r/min下进行搅拌反应1.5h，制得浆料Ⅱ。
进一步地，步骤S3中所述微波功率为200-250W，温度为90-94℃，转速为90-100r/min下进行搅拌反应0.8-1h，制得浆料Ⅲ。
进一步地，步骤S3中所述微波功率为250W，温度为94℃，转速为100r/min下进行搅拌反应0.8h，制得浆料Ⅲ。
进一步地，步骤S4中所述控制温度为74-76℃，糊化时间为45-50min。
进一步地，所述控制温度为76℃，糊化时间为45min。
本发明具有以下有益效果：
本发明制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂应用于太阳能电池铝浆时，可以使粘合强度提高，能够达到1级；另外可以同时降低电阻率和碎片率。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇60-80份、羧甲基纤维素10-14份、聚丙交酯5-9份、癸二酸二异辛酯4-8份、双丙酮丙烯酰胺6-12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4-6份、环氧氯丁烷3-5份、尿素2-4份、丙烯酸15-38份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.6-1.3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2-0.5份、铂催化剂0.2-0.3份、二乙醇胺6-12份、铝溶胶8-15份、柠檬酸酯0.8-1.4份、聚丙二烯橡胶0.6-1份、丙基三甲氧基硅烷0.3-0.7份、有机锡稳定剂0.2-0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6-1.2份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为100-200r/min下搅拌8-12min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为5.7-6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为100-200W，温度为74-85℃，转速为80-120r/min下进行搅拌反应1.5-2.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.2-6.5，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为150-250W，温度为88-94℃，转速为80-100r/min下进行搅拌反应0.8-1.2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为7.8-8.2，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为72-76℃，糊化时间为45-55min，糊化时间为结束后降至32-34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为60-80r/min下搅拌12-18min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
下面通过更具体的实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇70份、羧甲基纤维素12份、聚丙交酯7份、癸二酸二异辛酯6份、双丙酮丙烯酰胺9份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5份、环氧氯丁烷4份、尿素3份、丙烯酸26份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷1份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.4份、铂催化剂0.2份、二乙醇胺9份、铝溶胶12份、柠檬酸酯1.2份、聚丙二烯橡胶0.8份、丙基三甲氧基硅烷0.5份、有机锡稳定剂0.3份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.9份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为150r/min下搅拌10min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为5.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为150W，温度为80℃，转速为100r/min下进行搅拌反应2h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.4，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为200W，温度为90℃，转速为90r/min下进行搅拌反应1h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为8，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为74℃，糊化时间为50min，糊化时间为结束后降至33℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为70r/min下搅拌15min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
实施例2
一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇60份、羧甲基纤维素10份、聚丙交酯5份、癸二酸二异辛酯4份、双丙酮丙烯酰胺6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4份、环氧氯丁烷3份、尿素2份、丙烯酸15份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.6份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2份、铂催化剂0.2份、二乙醇胺6份、铝溶胶8份、柠檬酸酯0.8份、聚丙二烯橡胶0.6份、丙基三甲氧基硅烷0.3份、有机锡稳定剂0.2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为100r/min下搅拌12min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为5.7，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为100W，温度为74℃，转速为80r/min下进行搅拌反应2.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.2，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为150W，温度为88℃，转速为80r/min下进行搅拌反应1.2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为7.8，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为72℃，糊化时间为55min，糊化时间为结束后降至32℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为60r/min下搅拌18min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
实施例3
一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇80份、羧甲基纤维素14份、聚丙交酯9份、癸二酸二异辛酯8份、双丙酮丙烯酰胺12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6份、环氧氯丁烷5份、尿素4份、丙烯酸38份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷1.3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.5份、铂催化剂0.3份、二乙醇胺12份、铝溶胶15份、柠檬酸酯1.4份、聚丙二烯橡胶1份、丙基三甲氧基硅烷0.7份、有机锡稳定剂0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1.2份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为200r/min下搅拌12min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为200W，温度为85℃，转速为120r/min下进行搅拌反应1.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.5，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为250W，温度为94℃，转速为100r/min下进行搅拌反应0.8h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为8.2，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为76℃，糊化时间为45min，糊化时间为结束后降至34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为80r/min下搅拌12min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
实施例1-3制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂性能检验：
性能检验方法采用间接检验方法，将所得有机粘结剂按下述方法制备成硅太阳能电池铝浆，测试硅太阳能电池铝浆与有机粘结剂相关的性能：按质量份的有机粘结剂30%，铝粉68%，玻璃粉2%配比，其中有机粘结剂实施例1-3制备所得物；铝粉为球形，纯度>99.8%，中位径5-8μm，跨度1.1-1.5，松装密度0.45-0.6g/cm3；玻璃粉按质量份SiO2，14%，B2O320%，Al2O310%，Bi2O325%，ZrO213%，ZnO15%，MoO33% 混合均匀，于145℃下干燥3.5h后，进入高温炉中，850℃熔炼1h，水淬后烘干，用行星式球磨机球磨至10μm 以下，烘干得玻璃粉。将上述原料混合均匀后，用三辊研磨机研磨6h，得硅太阳能电池铝浆。
所得电池铝浆性能的测试：依据GB/T17473.5方法以及使用NDJ-79型粘度计测试铝浆粘度；将铝浆料用280目迷宫图案丝网印刷于太阳能电池硅片背面，于烘箱中200℃下干燥12min，进入隧道炉烧结，烧结峰值温度680±10℃，烧结时间15min，得太阳能电池硅片铝背电扬电极，依据GB/T17473.3以及使用41/2 位数字多用表测试铝背电场电极层的方块电阻值。
碎片率测试：将铝浆料用280目丝网印刷于太阳能电池硅片上，进入旋转式烘箱干燥，烘干温度180-200℃，时间8min，以1000片为1组统计烘干后（在烧结之前）太阳能电池硅片的碎片率。
粘合强度测试：将铝浆料用280目丝网印刷于硅片上，进入旋转式烘箱干燥，烘干温度180-200℃，时间8min，按GB/T 9286-1998所述划格试验法测定该有机
粘结剂所配铝浆料与硅基体在烘干后（在烧结之前）的粘合强度。
从表中可以看出，本发明制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂具有较好的粘合强度，能够达到1级，另外，碎片率和方阻较低，可见本发明制得的太阳能电池铝浆用有机粘结剂性能优异。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：1，3-丙二醇60-80份、羧甲基纤维素10-14份、聚丙交酯5-9份、癸二酸二异辛酯4-8份、双丙酮丙烯酰胺6-12份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4-6份、环氧氯丁烷3-5份、尿素2-4份、丙烯酸15-38份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.6-1.3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2-0.5份、铂催化剂0.2-0.3份、二乙醇胺6-12份、铝溶胶8-15份、柠檬酸酯0.8-1.4份、聚丙二烯橡胶0.6-1份、丙基三甲氧基硅烷0.3-0.7份、有机锡稳定剂0.2-0.4份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6-1.2份；
所述太阳能电池铝浆用有机粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1，3-丙二醇、羧甲基纤维素、聚丙交酯、癸二酸二异辛酯、双丙酮丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在转速为100-200r/min下搅拌8-12min，制得浆料Ⅰ；
S2：将步骤S1制得的浆料Ⅰ的pH值调节为5.7-6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、丙烯酸、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、铂催化剂，然后在微波功率为100-200W，温度为74-85℃，转速为80-120r/min下进行搅拌反应1.5-2.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：将步骤S2制得的浆料Ⅱ的pH值调节为6.2-6.5，接着加入二乙醇胺、铝溶胶、柠檬酸酯、聚丙二烯橡胶、丙基三甲氧基硅烷，然后在微波功率为150-250W，温度为88-94℃，转速为80-100r/min下进行搅拌反应0.8-1.2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3制得的浆料Ⅲ的pH值调节为7.8-8.2，接着加入有机锡稳定剂，控制温度为72-76℃，糊化时间为45-55min，糊化时间为结束后降至32-34℃，加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，在转速为60-80r/min下搅拌12-18min，制得太阳能电池铝浆用有机粘结剂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，步骤S1中所述转速为200r/min下搅拌8min，制得浆料Ⅰ。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，步骤S2中所述微波功率为150-200W，温度为80-85℃，转速为100-120r/min下进行搅拌反应1.5-2h，制得浆料Ⅱ。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，所述微波功率为200W，温度为85℃，转速为120r/min下进行搅拌反应1.5h，制得浆料Ⅱ。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，步骤S3中所述微波功率为200-250W，温度为90-94℃，转速为90-100r/min下进行搅拌反应0.8-1h，制得浆料Ⅲ。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，步骤S3中所述微波功率为250W，温度为94℃，转速为100r/min下进行搅拌反应0.8h，制得浆料Ⅲ。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，步骤S4中所述控制温度为74-76℃，糊化时间为45-50min。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池铝浆用有机粘结剂，其特征在于，所述控制温度为76℃，糊化时间为45min。
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