CN106396416A

CN106396416A - 一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉及其制备方法

Info

Publication number: CN106396416A
Application number: CN201610745067.7A
Authority: CN
Inventors: 刘洁; 陈小龙; 王林伟
Original assignee: HAINING RUIYIN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HAINING RUIYIN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-02-15

Abstract

本发明公开一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉及其制备方法，该无铅玻璃粉由以下质量分数的组分组成：Bi₂O₃ 20‑60%、ZnO 10‑35%、B₂O₃ 10‑20%、SiO₂ 5‑15%、Al₂O₃ 0.1‑2%、Y₂O₃ 0‑2%、MoO₃2‑6%、MnO₂0‑5%、CuO 0.1‑2%，原料混合后依次经高温熔融、水淬处理、初步粉碎、球磨、烘干，制得背银无铅玻璃粉。本发明的无铅玻璃粉在烧结过程中可以良好的促进银粉的金属化，从而保证了背银浆料膜层内部的致密性；同时在高温阶段又可以很好的控制对SiN_x的腐蚀深度，保证了浆料与PERC电池基材之间的附着力；但不会完全蚀穿SiN_x层，所以不会影响少子寿命，从而避免了因蚀穿钝化层对电池效率造成的负面影响。

Description

一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉及其制备方法

技术领域

本发明属于无铅玻璃粉技术领域，特别是一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉及其制备方法。

背景技术

随着光伏市场的竞争越来越白热化，组件的供货量已经出现供大于求的局面，直接倒逼光伏电池生产进行成本降低，而电池成本降低不外乎于原硅片成本降低、生产成本降低以及电池片的转换效率提升。在激烈竞争下，原硅片成本以及生产成本已经降低到接近冰点，只有在电池转换效率上进行提升，才能提升竞争力，才能赢得市场。

PERC背钝化技术改变了背面电池结构，使用高质量的钝化层Al₂O₃和SiN_x叠层介质膜取代常规铝背场，PERC背钝化技术优势在于降低了有效载流子在电池背表面的复合，提升开路电压；而背面抛光和减反射膜可以增加内反射，提升短路电流，从而获得电池效率，同时不存在额外的组件封装损失问题。 PERC背钝化技术可以有效提升单晶电池效率0.8-1%，多晶电池效率0.5-0.8%。

PERC电池这种特殊的结构，导致背银浆料需要作出一些改变。具体的要求体现在首先不能完全穿透SiN_x膜和氧化铝膜，最好不要完全穿透最外层的SiN_x膜膜；其次就是拉力需要满足一定的要求，有利于后续组件端的封装焊接。这中特殊的要求主要是通过背银浆料中的玻璃粉进行实现。本发明的制备的玻璃粉，首先是无铅环保的；另外针对这种要求，可以很好的控制高温阶段玻璃粉对SiN_x膜层的腐蚀深度，从而保护钝化膜不被破坏；不会影响到少子寿命；其次可以很好的促进银粉在烧结过程中的金属化，从而确保了金属银膜层的致密性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉及其制备方法。通过本发明玻璃粉制备的硅基太阳电池背场钝化浆料在烧结后，不会完全破坏SiN_x膜层，膜层与硅基材的附着力＞4N。

所述的一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉，其特征在于该无铅玻璃粉的原料包括以下重量百分比含量的组分：Bi₂O₃ 20-60%、ZnO 10-35%、B2O₃10-20%、SiO₂ 5-15%、Al₂O₃ 0.1-2%、Y₂O₃ 0-2%、MoO₃ 2-6%、MnO₂ 0-5%、CuO 0.1-2%。

所述的一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉，其特征在于该无铅玻璃粉的原料包括以下重量百分比含量的组分：Bi₂O₃ 30-50%、ZnO 15-30%、B2O₃12-18%、SiO₂ 8-10%、Al₂O₃ 0.5-1.2%、Y₂O₃ 0.5-1.5%、MoO₃ 3-5%、MnO₂ 1-4%、CuO 0.5-1.5%。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按照原料配比称量各氧化物原料，过300目筛后并在V型混料机中混合使其达到均匀状态，得到混合料，备用；

2）将步骤1）得到的混合料装入刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入马弗炉中在熔制温度为1100-1200℃下保温时间30-60min，得到熔融态高温玻璃液；

3）将步骤2）得到的熔融态高温玻璃液在去离子水中水淬成玻璃渣；

4）步骤3）水淬后的玻璃渣经过双辊轧机进行初步粉碎，粉碎至30-80μm的粗粉，再将粗粉装入到聚氨酯球磨罐中，选用Φ 6-Φ12的氧化锆球石为研磨球，研磨介质为去离子水，采用行星球磨机进行球磨，得到玻璃浆；

5）将步骤4）球磨好的玻璃浆经过400目筛进行过滤，再将过滤出的玻璃浆在烘箱中干燥至含水率＜0.3%，过筛分散得到均匀的玻璃粉。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤3）中去离子水的电阻率不低于10¹⁸ MΩ/cm。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中氧化锆球石的直径分别为Φ 6、Φ 10、Φ 12，且Φ 6、Φ 10、Φ 12三种直径的氧化锆球石的质量比为5-8：1-3：1。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中氧化锆球石的直径分别为Φ 6、Φ 10、Φ 12，且Φ 6、Φ 10、Φ 12三种直径的氧化锆球石的质量比为7：2：1。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中粗粉、氧化锆球石与去离子水的质量比为1：1-3：1-2。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中粗粉、氧化锆球石与去离子水的质量比为1：2：1.5。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中球磨时间为4-6h，转速为400-600r/min。

所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤5）中得到的玻璃粉D50为0.5-1.0μm。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明的玻璃粉成分中不含对人体有害的重金属元素铅，属于绿色环保型玻璃粉；

2）本发明的玻璃粉制备工艺简单，得到的玻璃粉D50在0.5-1.0μm之间，且将得到的玻璃粉用于制备的背场钝化银浆，该背场钝化银浆烧结后很好的控制对SiN_x的腐蚀深度，保证了浆料与PERC电池基材之间的附着力；但不会完全破坏SiN_x膜钝化膜，膜层与硅基材的附着力＞4N，所以不会影响少子寿命，且能很好的促进银粉在烧结过程中的金属化，保证了背银浆料膜层内部的致密性，具有较宽的烧结工艺窗口；同时在高温阶段又可以从而避免了因蚀穿钝化层对电池效率造成的负面影响。

具体实施方式

以下实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

5）将球磨好的玻璃浆经过400目筛进行过滤，再将过滤出的玻璃浆在烘箱中干燥至含水率＜0.3%，过筛分散得到均匀的玻璃粉，玻璃粉D50在0.5-1.0μm之间。

4）水淬后的玻璃渣经过双辊轧机进行初步粉碎，粉碎至30-80μm的粗粉，再将粗粉装入到聚氨酯球磨罐中，选用Φ 6-Φ12的氧化锆球石为研磨球，其中Φ 6：Φ 10：Φ 12=7：2：1（质量比），研磨介质为去离子水，料：球：水=1：2：1.5（质量比），采用行星球磨机，球磨时间为6h，转速为500r/min，得到玻璃浆；

3）熔融态高温玻璃液在电阻率不低于1.5×10¹⁸ MΩ/cm的去离子水中水淬成玻璃渣；

2）将上述原料混合均匀的玻璃粉原料装入到刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入马弗炉中在1130℃保温40min得到熔融态高温玻璃液；

1）按以下组分和重量百分比含量进行称量原料，过300目筛后并在V型混料机中混合使其达到均匀状态，得到混合料；Bi₂O₃ 55%、ZnO 12%、B₂O₃ 14%、SiO₂ 10.5%、Al₂O₃ 1.5%、Y₂O₃0.3%、MoO₃ 2%、MnO₂4.5%、CuO 0. 2%；

硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，

实施例1

取实施例1得到的玻璃粉样品，进行差热分析和粒径分析，结果显示玻璃粉的玻璃化转变点Tg=448℃，D₅₀=0.62μm；

该无铅玻璃粉做成的背银浆料，烧结后附着力为4.3N，少子寿命无衰减。

实施例2

硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，

1）按以下组分和重量百分比含量进行称量原料，过300目筛后并在V型混料机中混合使其达到均匀状态，得到混合料，Bi₂O₃ 48%、ZnO 18%、B2O₃ 18%、SiO₂ 9%、Al₂O₃ 1%、Y₂O₃ 0.5%、MoO₃ 3%、MnO₂ 2%、CuO 0.5%；

2）将混合均匀的玻璃粉原料装入到刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入马弗炉中在1150℃保温40min得到熔融态高温玻璃液；

3）熔融态高温玻璃液在去离子水中水淬成玻璃渣；

4）水淬后的玻璃渣经过双辊轧机进行初步粉碎，粉碎至30-80μm的粗粉；再将粗粉装入到聚氨酯球磨罐中，选用Φ 6-Φ12的氧化锆球石为研磨球，其中Φ 6：Φ 10：Φ 12=5：3：1，研磨介质为去离子水，料：球：水=1：3：2，采用行星球磨机，球磨时间为6h，转速为500r/min；

6）将球磨好的玻璃浆经过400目筛进行过滤，再将过滤出的玻璃浆在烘箱中干燥至含水率＜0.3%，过筛分散得到均匀的玻璃粉，玻璃粉D50在0.5-1.0μm之间。

取实施例2得到的玻璃粉样品，进行差热分析和粒径分析，结果显示玻璃粉的玻璃化转变点Tg=463℃，D₅₀=0.71μm；

该无铅玻璃粉做成的背银浆料，烧结后附着力为4.6N，少子寿命无衰减。

实施例3

硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，

1）按以下组分和重量百分比含量进行称量原料，过300目筛后并在V型混料机中混合使其达到均匀状态，得到混合料，Bi₂O₃ 48%、ZnO 20%、B₂O₃ 10%、SiO₂ 13%、Al₂O₃ 1.5%、Y₂O₃0.7%、MoO₃ 3%、MnO₂ 2.8%、CuO 1%；

2）将混合均匀的玻璃粉原料装入到刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入马弗炉中在1180℃保温60min；

3）熔融态高温玻璃液在去离子水中水淬成玻璃渣；

4）水淬后的玻璃渣经过双辊轧机进行初步粉碎，粉碎至30-80μm的粗粉，再将粗粉装入到聚氨酯球磨罐中，选用Φ 6-Φ12的氧化锆球石为研磨球，其中Φ 6：Φ 10：Φ 12=7：2：1（质量比），研磨介质为去离子水，料：球：水=1：2：1.5（质量比），采用行星球磨机，球磨时间为4h，转速为600r/min，得到玻璃浆；

取实施例3得到的玻璃粉样品，进行差热分析和粒径分析，结果显示玻璃粉的玻璃化转变点Tg=476℃，D₅₀=0.80μm；

该无铅玻璃粉做成的背银浆料，烧结后附着力为4.5N，少子寿命无衰减。

Claims

1.一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉，其特征在于该无铅玻璃粉的原料包括以下重量百分比含量的组分：Bi₂O₃ 20-60%、ZnO 10-35%、B2O₃10-20%、SiO₂ 5-15%、Al₂O₃0.1-2%、Y₂O₃ 0-2%、MoO₃ 2-6%、MnO₂ 0-5%、CuO 0.1-2%。

2.根据权利要求1所述的一种硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉，其特征在于该无铅玻璃粉的原料包括以下重量百分比含量的组分：Bi₂O₃ 30-50%、ZnO 15-30%、B2O₃12-18%、SiO₂ 8-10%、Al₂O₃ 0.5-1.2%、Y₂O₃ 0.5-1.5%、MoO₃ 3-5%、MnO₂ 1-4%、CuO 0.5-1.5%。

3.一种根据权利要求1所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤3）中去离子水的电阻率不低于10¹⁸ MΩ/cm。

5.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中氧化锆球石的直径分别为Φ 6、Φ 10、Φ 12，且Φ 6、Φ 10、Φ 12三种直径的氧化锆球石的质量比为5-8：1-3：1。

6.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中氧化锆球石的直径分别为Φ 6、Φ 10、Φ 12，且Φ 6、Φ 10、Φ 12三种直径的氧化锆球石的质量比为7：2：1。

7.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中粗粉、氧化锆球石与去离子水的质量比为1：1-3：1-2。

8.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中粗粉、氧化锆球石与去离子水的质量比为1：2：1.5。

9.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤4）中球磨时间为4-6h，转速为400-600r/min。

10.根据权利要求3所述的硅基太阳电池背场钝化银浆用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于步骤5）中得到的玻璃粉D50为0.5-1.0μm。