CN107154279A - 导电浆料用有机载体及应用其的导电浆料和电池片 - Google Patents
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Abstract
一种导电浆料用有机载体，其包括有机树脂及溶剂，该有机载体还包括丙烯酸体系，该丙烯酸体系为丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的混合体系。该丙烯酸体系具有理想的受控相容性，可以在有该有机载体形成的导电浆料的表面形成新的介面层，提升导电浆料的流平性，减少使用该导电浆料制作电极时出现的断栅的现象。此外，在使用该有机载体制得的导电浆料制备电池片时，在烘干烧结的过程中，丙烯酸体系可形成具有三维网状结构的热固型聚合物，从而提高导电浆料的塑形性，避免烘干过程中出现栅线坍塌的现象。另，本发明还提供一种应用所述有机载体的导电浆料及电池片。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电浆料用有机载体，应用该有机载体的导电浆料，及应用该导电浆料制得的电池片。
背景技术
近年来，在光伏领域中，90％以上的太阳能电池为硅太阳能电池。硅太阳能电池的大规模产业化大大促进了光伏领域的技术进步。硅太阳能电池的正面电极(正电极)作为其重要组成部分，主要作用为收集电流。该正面电极对硅太阳能电池的受光面积和串联电阻有决定性的影响，因此，正面电极是影响太阳能电池转换效率的重要因素之一。
硅太阳能电池用导电浆料主要包括正电极银浆、背电极银浆和背电极铝浆。其中，正电极银浆用于制作硅太阳能电池的正面电极。在光伏行业中，硅太阳能电池正面电极通常采用丝网印刷技术制作而成，用钢丝网布将导电浆料印刷于硅片上，再通过快速烧结工艺形成正面电极，如此可以使正面电极与硅基底具有良好的欧姆接触。而无网结网版因细栅线中没有网结，而透墨性好，印刷后线径平整，宽度窄，可以明显提升电池片的光电转换效率，因此无网结网版技术可以制作出性能较好的正面电极。
然而，由于无网结网版细栅开孔较小，且线径一般在27μm～29μm，使得现有的正电极银浆在印刷过程中容易出现断栅现象。此外，无网结网版的印刷栅线的线径窄且印刷栅线的高度高，使得现有的正电极银浆在烘干过程易发生坍塌而产生粗线，影响电池片的性能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种新的导电浆料用有机载体，以解决上述问题。
另，还有必要提供一种应用上述有机载体的导电浆料。
另，还有必要提供一种应用上述导电浆料的电池片。
一种导电浆料用有机载体，其包括有机树脂及溶剂，该有机载体还包括丙烯酸体系，该丙烯酸体系为丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的混合体系。
一种导电浆料，其包括上述有机载体及分散在该有机载体内的金属粉和无机玻璃粉。
一种电池片，其包括多晶硅片及结合于该多晶硅片表面的电极，该电极通过将导电浆料印刷在多晶硅片上，然后经经烘干烧结形成，该导电浆料包括上述有机载体及分散在该有机载体内的金属粉和无机玻璃粉。
本发明的有机载体中包含丙烯酸单体与丙烯酸交联剂形成的丙烯酸体系，该丙烯酸体系具有理想的受控相容性，可以在导电浆料的表面形成新的介面层，有效的提升导电浆料的流平性，可以有效的减少使用该导电浆料制作电极时出现的断栅的现象，从而提高电池片的光电转换效率。此外，在使用该有机载体制得的导电浆料制备电池片时，在烘干烧结的过程中，丙烯酸体系中的双键会形成不稳定的含未配对电子的活性自由基，该活性自由基可以与邻近的丙烯酸单体或丙烯酸交联剂的双键上的电子偶合形成稳定的共价键，并产生新的自由基，如此循环往复，即可形成具有三维网状结构的热固型聚合物，从而提高导电浆料的塑形性，避免烘干过程中出现栅线坍塌的现象，从而提高电池片的光电转换效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的导电浆料的烧结线形图。
图2是本发明实施例2的导电浆料的烧结线形图。
图3是本发明实施例3的导电浆料的烧结线形图。
图4是本发明比较例的导电浆料的烧结线形图。
主要元件符号说明
无
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明较佳实施方式提供一种导电浆料用有机载体。该有机载体包括丙烯酸体系、有机树脂及溶剂。
所述有机载体中，所述丙烯酸体系的质量分数的范围为0.5％～3.5％，所述有机树脂的质量分数的范围为1％～5％，所述溶剂的质量分数的范围为70％～95％。
所述丙烯酸体系为丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的混合体系。该丙烯酸体系中丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的质量比的范围为(1:1)～(5:1)。该丙烯酸体系具有理想的受控相容性，可以在有机载体的表面形成新的介面层，有效的提升有机载体的流平性。且在温度达到200℃以上时，丙烯酸体系中的双键会形成不稳定的含未配对电子的活性自由基，该活性自由基可以与邻近的丙烯酸单体或丙烯酸交联剂的双键上的电子偶合形成稳定的共价键，并产生新的自由基，如此循环往复，即可形成具有三维网状结构的热固型聚合物，从而提高有机载体的塑形性。
所述丙烯酸单体包括但不限于四甘醇二丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、戊二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯及三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
所述丙烯酸交联剂包括但不限于三羟基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟基己烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、聚三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
所述有机树脂包括但不限于乙基纤维素、醋丁纤维素、松香树脂、酚醛树脂以及酚醛环氧树脂中的一种或几种。
所述溶剂包括但不限于二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、1-苯氧基-2-丙醇、甲基丙烯酸异丁酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、及松油醇中的一种或几种。
所述有机载体中还包括添加剂，该添加剂包括但不限于分散剂、增塑剂、表面活性剂及触变剂中的一种或几种。
所述有机载体中，所述分散剂的质量分数的范围为1％～5％，所述增塑剂的质量分数的范围为1.5％～8％，所述表面活性剂的质量分数的范围为0.5％～2.5％，所述触变剂的质量分数的范围为0.5％～6％。
所述分散剂包括但不限于二甲基环己胺、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、三乙基己基磷酸、纤维素衍生物及改性松香树脂中的一种或几种。
所述增塑剂包括但不限于柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸甲酯及邻苯二甲酸二辛脂中的一种或几种。
所述表面活性剂包括但不限于卵磷脂及司盘中的一种或两种。
所述触变剂包括但不限于聚酰胺蜡以及改性氢化蓖麻油中的一种或两种。
所述有机载体的制备方法为，将所述丙烯酸体系、有机树脂、溶剂、分散剂、增塑剂、表面活性剂及触变剂按照预定的比例混合，然后加热至50℃～60℃，搅拌至有机树脂及触变剂溶解，得到均匀的膏状体，过滤，即制得有机载体。
一种导电浆料，该导电浆料主要用于制作太阳能电池的正面电极。该导电浆料包括上述有机载体及分散在该有机载体内的金属粉和无机玻璃粉。
所述导电浆料中，所述有机载体的质量分数的范围为8％～15％，所述金属粉的质量分数的范围为80％～90％，所述无机玻璃粉的质量分数的范围为1％～5％。
所述金属粉可以为银粉等常规应用于导电浆料的金属粉末。
因该导电浆料包括所述有机载体，所述有机载体内包括丙烯酸体系，而丙烯酸体系具有理想的受控相容性，因此可以在导电浆料的表面形成新的介面层，有效的提升导电浆料的流平性，可以有效的减少使用该导电浆料制作电极片的电极栅线时出现的断栅的现象。此外，在使用该有机载体制得的导电浆料制备电池片时，在烘干烧结的过程中温度达到200℃以上时，丙烯酸体系中的双键会形成不稳定的含未配对电子的活性自由基，该活性自由基可以与邻近的丙烯酸单体或丙烯酸交联剂的双键上的电子偶合形成稳定的共价键，并产生新的自由基，如此循环往复，即可形成具有三维网状结构的热固型聚合物，从而提高导电浆料的塑形性，避免烘干过程中出现栅线坍塌的现象。
所述导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供所述有机载体、金属粉及无机玻璃粉。
步骤S2，将所述有机载体、金属粉及无机玻璃粉按照预定的比例混合均匀，在三辊研磨机上研磨5～10次，即得到均匀分散的导电浆料。
所述导电浆料的细度小于5μm，25℃下的粘度范围为200～300pa·s。
一种电池片(图未示)，其可以为太阳能电池的电池片。该电池片包括多晶硅片及结合于该多晶硅片表面的电极。该电极通过将所述导电浆料印刷在多晶硅片上，然后经经烘干烧结形成。该电极由多条栅线构成。
下面通过具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例中，该导电浆料包括有机载体、银粉及无机玻璃粉。其中，该有机载体的质量分数为10％，该银粉的质量分数为86％，该无机玻璃粉的质量分数为4％。
该有机载体包括三乙二醇二丙烯酸酯、三羟基己烷三丙烯酸酯、乙基纤维素、聚酰胺蜡、二乙二醇丁醚醋酸酯、改性松香树脂、卵磷脂及柠檬酸三丁酯。
该有机载体中，三乙二醇二丙烯酸酯的质量分数为1.5％，三羟基己烷三丙烯酸酯的质量分数为0.5％、乙基纤维素的质量分数为2％、聚酰胺蜡的质量分数为6％、二乙二醇丁醚醋酸酯的质量分数为78％、改性松香树脂的质量分数为6％、卵磷脂的质量分数为3％，柠檬酸三丁酯的质量分数为3％。
该导电浆料的细度小于5μm，25℃下的粘度为210pa·s。
实施例2
本实施例中，该导电浆料包括有机载体、银粉及无机玻璃粉。其中，该有机载体的质量分数为10％，该银粉的质量分数为86％，该无机玻璃粉的质量分数为4％。
该有机载体包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙基纤维素、聚酰胺蜡、二乙二醇丁醚醋酸酯、脂肪酸聚乙二醇酯、司盘及邻苯二甲酸甲酯。
该有机载体中，二缩三丙二醇二丙烯酸酯的质量分数为2.0％，聚三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量分数为0.8％、乙基纤维素的质量分数为1.7％、聚酰胺蜡的质量分数为5％、二乙二醇丁醚醋酸酯的质量分数为77％、脂肪酸聚乙二醇酯的质量分数为6％、司盘的质量分数为4％，邻苯二甲酸甲酯的质量分数为3.5％。
该导电浆料的细度小于5μm，25℃下的粘度为230pa·s。
实施例3
本实施例中，该导电浆料包括有机载体、银粉及无机玻璃粉。其中，该有机载体的质量分数为10％，该银粉的质量分数为86％，该无机玻璃粉的质量分数为4％。
该有机载体包括聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、醋丁纤维素、改性氢化蓖麻油、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甲基环己胺、卵磷脂及邻苯二甲酸二辛脂。
该有机载体中，聚乙二醇二丙烯酸酯的质量分数为0.9％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量分数为0.3％、醋丁纤维素的质量分数为1％、改性氢化蓖麻油的质量分数为3％、二乙二醇丁醚醋酸酯的质量分数为88％、二甲基环己胺的质量分数为3％、卵磷脂的质量分数为1.8％，邻苯二甲酸二辛脂的质量分数为2％。
该导电浆料的细度小于5μm，25℃下的粘度为240pa·s。
比较例
该比较例中，该导电浆料包括有机载体、银粉及无机玻璃粉。其中，该有机载体的质量分数为10％，该银粉的质量分数为86％，该无机玻璃粉的质量分数为4％。
该有机载体包括乙基纤维素、聚酰胺蜡、二乙二醇丁醚醋酸酯、改性松香树脂、卵磷脂及柠檬酸三丁酯。
该有机载体中，乙基纤维素的质量分数为2％、聚酰胺蜡的质量分数为6％、二乙二醇丁醚醋酸酯的质量分数为80％、改性松香树脂的质量分数为6％、卵磷脂的质量分数为3％，柠檬酸三丁酯的质量分数为3％。
该导电浆料的细度小于5μm，25℃下的粘度为200pa·s。
将所述实施例1～3及比较例中的导电浆料分别利用无网结网版印刷在500个尺寸为156mm×156mm的多晶硅片上，烘干烧结，制成得2000个电池片。测试电池片的烧结拓宽、烧结高度、烧结宽度、烧结后栅线的高宽比，并观察电池片的断栅数，检测及观察结果参见表一，实施例1～3及比较例中的导电浆料制作电池片时的烧结线形图参见图1～4。其中，烧结拓宽是指烧结后的栅线的宽度与烧结前的栅线的宽度的差值，烧结高度是指烧结后栅线的平均高度，烧结宽度是指烧结后栅线的平均宽度，烧结后栅线的高宽比是指，烧结后栅线的平均高度与烧结后的栅线的平均宽度的比值，断栅数是指每一个实施例或比较例的导电浆料所制得的500个电池片中每个电池片的断栅个数平均值。测试电池片的光电转换效率等电性能，测试结果参见表二。
表一：
表二：
其中，NCELL为转换效率，Uoc为负载开路电压，Isc为短路电流，Rs为串联电阻，FF为填充因子。
由表一可可知，相较于比较例的不包含丙烯酸体系的导电浆料制得的电池片，实施例1～3的包含丙烯酸体系的导电浆料制得的电池片断栅数更少，可见，实施例1～3的包含丙烯酸体系的导电浆料的流平性更好，在印刷过程中不容易出现断栅的现象，从而提高电池片的光电转换效率。
由表一及表二可知，相较于比较例的不包含丙烯酸体系的导电浆料制得的电池片，实施例1～3的包含丙烯酸体系的导电浆料制得的电池片的栅线高宽比更大、电阻更小、电池转换效率更高，可见，实施例1～3的包含丙烯酸体系的导电浆料的塑形性更好，烧结过程中不容易出现坍塌现象，不容易出现粗线现象，从而提高电池片的光电转换效率。
本发明的有机载体中包含丙烯酸单体与丙烯酸交联剂形成的丙烯酸体系，该丙烯酸体系具有理想的受控相容性，可以在导电浆料的表面形成新的介面层，有效的提升导电浆料的流平性，可以有效的减少使用该导电浆料制作电极时出现的断栅的现象，从而提高电池片的光电转换效率。此外，在使用该有机载体制得的导电浆料制备电池片时，在烘干烧结的过程中，丙烯酸体系中的双键会形成不稳定的含未配对电子的活性自由基，该活性自由基可以与邻近的丙烯酸单体或丙烯酸交联剂的双键上的电子偶合形成稳定的共价键，并产生新的自由基，如此循环往复，即可形成具有三维网状结构的热固型聚合物，从而提高导电浆料的塑形性，避免烘干过程中出现栅线坍塌的现象，从而提高电池片的光电转换效率。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种导电浆料用有机载体，其包括有机树脂及溶剂，其特征在于：该有机载体还包括丙烯酸体系，该丙烯酸体系为丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的混合体系。
2.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述丙烯酸体系中丙烯酸单体与丙烯酸交联剂的质量比的范围为(1:1)～(5:1)。
3.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述丙烯酸单体选自四甘醇二丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、戊二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯及三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述丙烯酸交联剂选自三羟基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟基己烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、聚三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述有机载体中，所述丙烯酸体系的质量分数的范围为0.5％～3.5％，所述有机树脂的质量分数的范围为1％～5％，所述溶剂的质量分数的范围为70％～95％。
6.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述有机树脂选自乙基纤维素、醋丁纤维素、松香树脂、酚醛树脂以及酚醛环氧树脂中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述溶剂选自二乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、1-苯氧基-2-丙醇、甲基丙烯酸异丁酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇及松油醇中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的有机载体，其特征在于：所述有机载体中还包括分散剂、增塑剂、表面活性剂及触变剂，所述分散剂的质量分数的范围为1％～5％，所述增塑剂的质量分数的范围为1.5％～8％，所述表面活性剂的质量分数的范围为0.5％～2.5％，所述触变剂的质量分数的范围为0.5％～6％。
9.一种导电浆料，其包括有机载体及分散在该有机载体内的金属粉和无机玻璃粉，其特征在于：该有机载体为权利要求1～8任意一项所述的有机载体。
10.一种电池片，其包括多晶硅片及结合于该多晶硅片表面的电极，该电极通过将导电浆料印刷在多晶硅片上，然后经经烘干烧结形成，该导电浆料包括有机载体及分散在该有机载体内的金属粉和无机玻璃粉，其特征在于：该有机载体为权利要求1～8任意一项所述的有机载体。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |