CN107265872A - 一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉,由两种玻璃粉按一定的比例混合而成；玻璃粉B的配方是：Bi2O3 25‑50％、TeO2 30‑45％、SiO2 1‑5％、WO3 5‑15％、Nb2O5 1‑5％、Sr2CO3 2‑7％、P2O5 0‑6％；另外一种玻璃粉M的配方是：Bi2O3 60‑80％、H3BO3 15‑25％、ZnO 0.1‑4％、Al2O3 0‑3％、CeO2 2‑8％、MoO3 0.1‑5％、Y2O3 5‑10％；本发明提供的一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉,无铅环保，附着力高，烧结窗口范围和方阻实用性宽。
Description
技术领域
本发明涉及新材料领域，尤其涉及适用于晶体硅电池正面银浆用的双组份无铅玻璃粉。
背景技术
作为一种正面银浆用的无铅玻璃粉，该玻璃粉主要在高温烧结过程中成为一种熔融状态，这种状态可以很好的促进银粉的金属化，保证了银膜层烧结后与硅基体的附着力。另外，该玻璃粉在高温过程中可以很好的穿透晶体硅电池正面的SiNx层，使银膜层与硅基材形成良好的接触。现有的正面银浆使用的玻璃粉，基本上以单组份玻璃粉为主，而且为含铅体系，该体系的缺点是玻璃粉中含有重金属的铅元素，银膜层与硅基材的附着力比较小，银浆的烧结窗口范围比较窄，电池片方阻适用范围比较窄，电池转化效率低。
申请号为CN201510197290.8，专利名称为“低铅太阳能银浆玻璃粉及其制备方法”，公开了一种低铅玻璃粉，其原料由下述组分及其重量百分比构成：TeO2:30-80％、PbO:0-5、Bi2O3:1-20％、ZnO:0-50％、表面活性金属氧化物:1-10％、Al2O3:0-3％、ZrO2:0-2％、R2O:0-4％、MgO:0-2％、P2O5:0-3％、B2O3:0-25％、BiF3:0-3％、Er2O3:0-2％、La2O3:0-2％和CeO2:0-2％；表面活性金属氧化物是指含V、Mo、W、Ta、Hf、Cr、Nb或Tl的金属氧化物中的至少一种；R2O为含有Li、Na或K的金属氧化物中的至少一种。
申请号为CN201310343909.2，专利名称为“一种宽温带太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法”，由包括以下重量百分比的原料组成：PbO50-80，B2O31-10，Al2O30.5-7，SiO25-25，ZnO0-8、R2O0-10，ZrO20-5，TiO20-5，MgO0-3，其中R2O为Li2O、Na2O、K2O中的一种或者多种组合，PbO与SiO2的摩尔比为1-3，B2O3与PbO的摩尔比为0.1-0.5。
综上所述，现有技术中存在如下缺陷：
1)含有重金属铅元素；
2)膜层与基材的附着力比较小；
3)银浆的烧结窗口范围比较窄；
4)电池片方阻适用范围比较窄；
5)电池转化效率低。
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉及其制备方法。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，无铅环保，附着力高，烧结窗口范围和方阻实用性宽；为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
由两种玻璃粉按一定的比例混合而成；
其中一种玻璃粉B的配方是：Bi2O325-50％、TeO230-45％、SiO21-5％、WO35-15％、Nb2O51-5％、Sr2CO32-7％、P2O50-6％；
另外一种玻璃粉M的配方是：Bi2O360-80％、H3BO315-25％、ZnO0.1-4％、Al2O30-3％、CeO22-8％、MoO30.1-5％、Y2O35-10％；
再将该两种玻璃粉按一定的比例进行混合，具体范围是玻璃粉B：玻璃粉M＝x(1-x)，其中x的范围是0.6-0.9。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：其中玻璃粉B的制备过程是：
1)先将玻璃粉B所用的原料，分析纯级的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、五氧化二铌、碳酸锶、五氧化二磷按一定的配比进行称量，并混合均匀；
2)再将混合料装入到纯度为99.9％的刚玉坩埚中；
3)将装有混合料的坩埚放入到马弗炉中；
4)用坩埚钳将坩埚从马弗炉中取出，并将熔融的玻璃液倒在高速旋转的对辊机上，使其冷却并轧成玻璃片；
5)取该玻璃片装入到聚氨酯球磨罐中进行初步粉碎；
6)将烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：第3)步中，按照10℃/.min的温度升温至980-1020℃，并保温50-80min，使坩埚内的混合料充分熔融反应。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：第5)步中，按照玻璃料：球磨石：酒精＝1:4:1的比例，其中球磨石的材质是氧化锆，将行星球磨机的转速设置到300转/min，球磨2h，直至玻璃粉粒径在80-120μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：第6)步中，直至玻璃粉的粒径范围达到D10＝0.2-0.5μm、D50＝1.4-2.0μm、D100＜6μm。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：玻璃粉M的制备过程是：
1)先将玻璃粉M所用的原料，分析纯级的三氧化二铋、硼酸、氧化锌、三氧化二铝、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇按一定的配比进行称量，并混合均匀；
2)再将混合料装入到纯度为99.9％的刚玉坩埚中；
3)将装有混合料的坩埚放入到马弗炉中；
4)用坩埚钳将坩埚从马弗炉中取出，并将熔融的玻璃液倒在高速旋转的对辊机上，使其冷却并轧成玻璃片；
5)取该玻璃片装入到聚氨酯球磨罐中进行初步粉碎；
6)将烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎；
再将制备好的两种玻璃粉按照一定的比例混合而成即得成品玻璃粉。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：第3)步中，按照10℃/.min的温度升温至1050--1090℃，并保温90-150min，使坩埚内的混合料充分熔融反应。
上述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其中：第5)步中，按照玻璃料：球磨石：酒精＝1:4:1的比例，其中球磨石的材质是氧化锆。将行星球磨机的转速设置到300转/min，球磨2h，直至玻璃粉粒径在80-120μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干。
第6)步中，直至玻璃粉的粒径范围达到D10＝0.2-0.5μm、D50＝1.4-2.0μm、D100＜6μm。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1)本发明制备的双组份玻璃粉均采用无铅环保型的原料制备，属于环境友好型材料，对人体安全无毒；
2)本发明制备的双组份玻璃粉，其中两种玻璃粉可以按一定的比例混合，不同的配比具有不同的方阻适用特性，因此，可以搭配出非常宽的方阻适用范围；同时两组玻璃粉由于软化点的高低差异而扩宽了正面银浆的烧结窗口；保证了电池片的转化效率；
3)由于两种玻璃粉在超过各自的软化温度后均会促进银粉的金属化过程，因此极大的提升了正面银浆与基材的附着力；
4)本发明制备的双组份玻璃粉，能适应生产中对浆料附着力和制备成浆料后的转化效率各种要求。
附图说明
图1为本发明提供的无铅环保，附着力高，烧结窗口范围和方阻实用性宽的双组份玻璃粉实现上述目的的定性或定量实验数据。
具体实施方式
本发明是提供一种无铅环保，附着力高，烧结窗口范围和方阻实用性宽的双组份玻璃粉。本发明的技术关键点主要有以下几点：其一，采用了双组份无铅玻璃粉进行了搭配使用，扩宽了正面银浆的方阻适用范围和烧结范围，同时提升了银浆膜层与硅基材的附着力；其二，采用气流磨对玻璃粉进行了精细化粉碎，同时将粒径控制在非常稳定的范围内，这样既保证了浆料粘度体系的稳定性，同时保证了玻璃粉在浆料中性能的稳定发挥。
根据玻璃粉B的配方范围，按照质量比Bi2O345％、TeO235％、SiO24％、WO36％、Nb2O52％、Sr2CO33％、P2O55％进行配料，再按照玻璃粉B制备工艺制备成成品玻璃粉。再根据玻璃粉M的配方范围，按照质量比Bi2O370％、H3BO318％、ZnO0.3％、Al2O31％、CeO23％、MoO30.7％、Y2O37％。进行配料，再按照玻璃粉M制备工艺制备成成品玻璃粉。
实施例一：
将上述已制备好的两种玻璃粉按75％玻璃粉B与25％玻璃粉均匀混合，再将混合好的双组份玻璃粉按2％、银粉90％、有机载体8％制备成品浆料，按照浆料的应用工艺进行印刷、烧结和测试终端性能。最终的数据如下表所示：
实施例二：
将上述已制备好的两种玻璃粉按90％玻璃粉B与10％玻璃粉均匀混合，再将混合好的双组份玻璃粉按2％、银粉90％、有机载体8％制备成品浆料，按照浆料的应用工艺进行印刷、烧结和测试终端性能。最终的数据如下表所示：
实施例三：
将上述已制备好的两种玻璃粉按70％玻璃粉B与30％玻璃粉均匀混合，再将混合好的双组份玻璃粉按2％、银粉90％、有机载体8％制备成品浆料，按照浆料的应用工艺进行印刷、烧结和测试终端性能。最终的数据如下表所示：
实施例四：
将上述已制备好的两种玻璃粉按80％玻璃粉B与20％玻璃粉均匀混合，再将混合好的双组份玻璃粉按2％、银粉90％、有机载体8％制备成品浆料，按照浆料的应用工艺进行印刷、烧结和测试终端性能。最终的数据如下表所示：
该双组份玻璃粉最终的电池效率比主流竞争产品高0.09％，附着力比主流竞争产品高1N，远满足客户要求。因此，该实施例中的双组份玻璃粉属于最佳配比。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：
由两种玻璃粉按一定的比例混合而成；
其中一种玻璃粉B的配方是：Bi2O3 25-50％、TeO2 30-45％、SiO2 1-5％、WO3 5-15％、Nb2O5 1-5％、Sr2CO3 2-7％、P2O5 0-6％；
另外一种玻璃粉M的配方是：Bi2O3 60-80％、H3BO3 15-25％、ZnO 0.1-4％、Al2O3 0-3％、CeO2 2-8％、MoO3 0.1-5％、Y2O3 5-10％；
再将该两种玻璃粉按一定的比例进行混合，具体范围是玻璃粉B：玻璃粉M＝x(1-x)，其中x的范围是0.6-0.9。
2.如权利要求1所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：其中玻璃粉B的制备过程是：
1)先将玻璃粉B所用的原料，分析纯级的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、五氧化二铌、碳酸锶、五氧化二磷按一定的配比进行称量，并混合均匀；
2)再将混合料装入到纯度为99.9％的刚玉坩埚中；
3)将装有混合料的坩埚放入到马弗炉中；
4)用坩埚钳将坩埚从马弗炉中取出，并将熔融的玻璃液倒在高速旋转的对辊机上，使其冷却并轧成玻璃片；
5)取该玻璃片装入到聚氨酯球磨罐中进行初步粉碎；
6)将烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎。
3.如权利要求2所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第3)步中，按照10℃/.min的温度升温至980-1020℃，并保温50-80min，使坩埚内的混合料充分熔融反应。
4.如权利要求2所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第5)步中，按照玻璃料：球磨石：酒精＝1:4:1的比例，其中球磨石的材质是氧化锆，将行星球磨机的转速设置到300转/min，球磨2h，直至玻璃粉粒径在80-120μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干。
5.如权利要求2所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第6)步中，直至玻璃粉的粒径范围达到D10＝0.2-0.5μm、D50＝1.4-2.0μm、D100＜6μm。
6.如权利要求5所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：玻璃粉M的制备过程是：
1)先将玻璃粉M所用的原料，分析纯级的三氧化二铋、硼酸、氧化锌、三氧化二铝、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇按一定的配比进行称量，并混合均匀；
2)再将混合料装入到纯度为99.9％的刚玉坩埚中；
3)将装有混合料的坩埚放入到马弗炉中；
4)用坩埚钳将坩埚从马弗炉中取出，并将熔融的玻璃液倒在高速旋转的对辊机上，使其冷却并轧成玻璃片；
5)取该玻璃片装入到聚氨酯球磨罐中进行初步粉碎；
6)将烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎；
再将制备好的两种玻璃粉按照一定的比例混合而成即得成品玻璃粉。
7.如权利要求6所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第3)步中，按照10℃/.min的温度升温至1050--1090℃，并保温90-150min，使坩埚内的混合料充分熔融反应。
8.如权利要求6所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第5)步中，按照玻璃料：球磨石：酒精＝1:4:1的比例，其中球磨石的材质是氧化锆。将行星球磨机的转速设置到300转/min，球磨2h，直至玻璃粉粒径在80-120μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干。
9.如权利要求6所述的适用于晶硅电池正面银浆用双组份无铅玻璃粉，其特征在于：第6)步中，直至玻璃粉的粒径范围达到D10＝0.2-0.5μm、D50＝1.4-2.0μm、D100＜6μm。
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