CN107746184A - 一种玻璃粉组合物及含有其的导电银浆和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃粉组合物及含有其的导电银浆和制备方法。以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，以钒、碲、锌、钨、钼的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成包括：(10‑50)份的钒、(10‑40)份的碲、(5‑25)份的锌、(3‑15)份的钨或钼。本发明还提供了包括上述玻璃粉组合物的导电银浆。本发明的玻璃粉组合物和导电银浆可以有效降低晶硅太阳能电池的串联电阻、提高转化效率，增强焊接能力。

Description

一种玻璃粉组合物及含有其的导电银浆和制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电银浆的玻璃粉组合物及含有其的导电浆料，尤其涉及一种钒酸盐玻璃粉组合物及含有其的导电浆料，属于太阳能电池材料技术领域。

背景技术

光伏发电作为新型清洁能源的重要分支，近几年已经取得突飞猛进的发展，全产业链都在积极通过技术创新提升光伏电池转化效率并降低成本，努力实现平价上网，替代传统高污染能源。

目前大规模产业化的光伏电池为晶硅太阳能电池。近年来，为了提升转化效率降低成本，高效太阳能电池技术迅速发展，最具产业化的包括黑硅太阳能电池技术、PERC太阳能电池技术和黑硅-PERC太阳能电池技术等。

太阳能电池电极银浆作为电池电流导出的功能部分以及贵金属银的特点，在电池提高效率降低成本上显得尤为重要。太阳能电池受光面电极银浆主要由银粉、无机玻璃粉组合物和有机载体组成，银粉为主要导电基体材料；无机玻璃粉组合物起到腐蚀电池表面SiNx并与硅基形成良好欧姆接触，增进与银颗粒间的烧结作用；有机载体主要是用来分散银粉和无机玻璃粉组合物，并赋予浆料一定的流变特性，适合丝网印刷工艺，并形成精细电极。

目前采用的玻璃粉组合物主要有铅酸盐、碲酸盐及硼硅酸盐类玻璃粉组合物。随着太阳能电池技术的发展，新高效电池及电池新工艺技术升级较快，对电极银浆性能要求也越来越高，其中，作为银浆主要成分之一的玻璃粉的要求也相应增高，尤其，黑硅太阳能电池存在的焊接拉力低的问题迫切需要解决。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以有效降低串联电阻，提高转化效率，增强焊接能力的导电银浆用玻璃粉组合物。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃粉组合物，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100份重量计，以钒、碲、锌、钨、钼的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成包括：(10-50)份的钒、(10-40)份的碲、(5-25)份的锌、(3-15)份的钨或钼。

在上述玻璃粉组合物中，优选地，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，以铋、锂的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成还包括(2-8)份的铋和/或(5-10)的锂。

在上述玻璃粉组合物中，优选地，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，以其它元素的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成还包括(0.1-5)份的其他元素，其他元素包括铝、钨、硅、钼、锂、镧、铋、钙、硼、锌、硒、钡、锶、铌、锆、硒、钾、钛、铅、锰、锡、银中的一种或几种。

其中，其他元素的添加原料包括含有其他元素的氧化物或加热可分解为氧化物的其它化合物。当其他元素为钨、铋、钼、锌、锂时，与玻璃粉组合物中的主要成份中已经含有的相应的元素无关，按照以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，添加(0.1-5)份的其他元素。

其中，玻璃粉组合物的原料为含有玻璃粉组合物的组成的金属或非金属元素的氧化物或含氧酸盐等可加热分解为氧化物的化合物，也可以以卤化物、硫化物等作为添加剂。

玻璃粉组合物可以是非晶态的、晶态的、部分非晶态的或部分晶态的。

上述玻璃粉组合物的制备方法，包括以下步骤：

将含有玻璃粉组合物的组成的原料混合后，在750℃-1000℃下加热熔融30min-120min；

经水淬、冷却、球磨，得到玻璃粉组合物。

在上述制备方法中，含有玻璃粉组合物的组成的原料包括含有玻璃粉组合物的组成的金属或非金属元素的氧化物或含氧酸盐等可加热分解为氧化物的化合物，也可以以卤化物、硫化物等作为添加剂。

在上述制备方法中，冷却是经过水淬冷却、钢板冷却或不锈钢对辊机冷却。

在上述制备方法中，球磨是采用行星式球磨机进行球磨。

本发明还提供了一种导电银浆，以该导电银浆的总质量为100重量份计，该导电银浆的原料组成包括(70-91)份的银粉、(0.5-5)份的玻璃粉组合物、(8-30)份的有机载体，

其中，玻璃粉组合物为本发明的上述玻璃粉组合物。

在上述导电银浆，优选地，以有机载体的总质量为100重量份计，采用的有机载体的原料组成包括(20-80)份的溶剂、(5-30)份的树脂、(0.5-3)份的触变剂和(1-15)份的助剂。

在上述导电银浆，优选地，采用的溶剂为松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯中的一种或几种的组合。

在上述导电银浆，优选地，采用的触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的一种或几种的组合。

在上述导电银浆，优选地，采用的树脂为纤维素、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种的组合；更优选地，采用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

在上述导电银浆，优选地，采用的助剂为分散剂和/或润滑剂；更优选地，采用的助剂为表面活性剂和/或硅油；最优选地，采用的助剂为乙基硅油。

上述导电银浆的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一：将银粉、玻璃粉组合物混合，得到混合物一；

步骤二：将溶剂、树脂、触变剂混合，在70℃-90℃下搅拌2h-4h，得到混合物二；

步骤三：将混合物一和混合物二混合，进行分散研磨，至平均细度小于5μm，得到导电银浆；

其中，助剂在步骤二中添加或在步骤三中添加。

在上述制备方法中，在步骤一中，银粉、玻璃粉组合物在干粉混料机中混合均匀。

在上述制备方法中，在步骤三中，在三辊机中进行分散研磨。

本发明的上述玻璃粉组合物和导电银浆，适用于晶硅太阳能电池，尤其适用于因电池表面光滑造成焊接拉力低的黑硅太阳能电池。

本发明提供的导电银浆无机物颗粒均匀混合分散在有机载体中，印刷性能好，无缺料，提高导电率的同时可以增大焊接的粘结面积。

本发明提供的玻璃粉组合物属于钒-碲-锌-钨基玻璃粉组合物，烧结后能与硅基底形成良好欧姆接触，同时提高与硅基底的粘结力，有良好的助烧功能，提高银粉颗粒间的连接，提高电极致密度，增强电极体自身强度。

本发明提供的玻璃粉组合物烧结后能够析出纳米晶体颗粒，纳米晶体颗粒弥散分布于电极体内，可以提高玻璃体自身强度同时提高电极体强度，同时，纳米晶体的存在可以提高导电性。

本发明提供的玻璃粉组合物应用于太阳能电池正面电极银浆，可以有效降低串联电阻，提高电极导电性，提高转化效率，并且增强与硅片附着力，增强焊接拉力，尤其可以适用于因电池表面光滑造成的焊接拉力低的黑硅太阳能电池。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本发明提供了一种玻璃粉组合物，其组成如表1所示，具体按照以下步骤制备得到：

将含有玻璃粉组合物的组成的原料混合后，置于电阻炉中750℃-1000℃加热熔融30min-120min；

经水淬、钢板冷却或不锈钢对辊机冷却，得到玻璃组合物碎片；

根据所需粒径，将碎片进一步破碎后用行星式球磨机球磨，得到所需粒径的玻璃粉组合物。

本实施例还提供了一种导电银浆，以导电银浆的总质量为100份计，具体包括：银粉(70-90)份，表1所示的玻璃组合物(0.5-5)份，有机载体(8-30)份；

其中，以有机载体的总质量为100份计，上述有机载体包括(40-70)份的丁基卡必醇醋酸酯、(1-10)份的乙基纤维素、(5-20)份的双酚A型环氧树脂、(0.5-3)份的聚酰胺蜡、(0.5-5)份的大豆卵磷脂、(0.5-5)乙基硅油。

本实施例还提供了一种太阳能电池，其是通过以下步骤制备得到的：

半导体衬底选择掺杂硼的P型硅基底，P型硅基底为180-250μm厚的125×125mm或156×156mm或其它典型尺寸的硅片；

第一步，用碱溶液对硅基底一侧进行腐蚀职称金字塔形(单晶)或凹凸不平(多晶)减反射绒面，也可以用湿法或干法黑硅技术制成黑硅纳米绒面；

第二步，在P型硅基底另一侧形成N型扩散层制成PN结，N型扩散层可以是以气态三氯氧磷作为扩散源的气相热扩散法，或者磷离子注入法，或者含有五氧化二磷的浆料涂覆热扩散法等；

第三步，在硅基底绒面一侧沉覆一层80nm厚的SiNx减反层，也可以是相近的其它具有良好减反射效果的涂层；

第四步，在P或N型硅基底一侧印刷或涂覆Al电极层和主栅银电极层，另外，也可以利用SiNx和Al₂O₃在电池背面形成钝化层，作为背反射器，增加长波光的吸收。

第五步，将本实施例的上述导电银浆在N型硅基底一侧减反膜上通过丝网印刷、涂覆或喷墨打印等方式形成纵横的主栅和细栅，在一定烧结温度程序下，共烧形成电极体。推荐使用的温度烧结程序为250℃-350℃-450℃-550℃-600℃-700℃-800℃-900℃。

对上述太阳能电池进行电性能测试，具体是：

使用太阳能模拟电效率测试仪，在标准条件下测试(大气质量AM1.5，光照强度1000W/m²，测试温度25℃)，结果如表2所示。

对上述太阳能电池进行焊接拉力测试方法，具体是：

选用1.2×0.25mm焊条，电烙铁设置温度350℃，用拉力测试机180°匀速测试，取平均值为本次测试拉力值。每个配方测试5片电池片，然后取平均值，结果如表2所示。

从表1和表2中，可以看出，本发明的玻璃粉组合物剂导电银浆，可以有效降低串联电阻，提高电极导电性，提高转化效率，并且增强与硅片附着力，增强焊接拉力。

表2

以上实施例说明，本发明的玻璃粉组合物应用于太阳能电池正面电极银浆时，可有效降低串联电阻，提高电极导电性，提高转化效率，并且增强与硅片附着力，增强焊接拉力，尤其适用于因电池表面光滑造成焊接拉力低的黑硅太阳能电池。

Claims (10)

1.一种玻璃粉组合物，其特征在于，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，以钒、碲、锌、钨、钼的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成包括：(10-50)份的钒、(10-40)份的碲、(5-25)份的锌、(3-15)份的钨或钼。

2.根据权利要求1所述的玻璃粉组合物，其特征在于，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100份重量计，以铋、锂的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成还包括(2-8)份的铋和/或(5-10)份的锂。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃粉组合物，其特征在于，以玻璃粉组合物的组成的总质量为100重量份计，以其他元素的氧化物计，该玻璃粉组合物的组成还包括(0.1-5)份的其他元素，所述其他元素包括铝、钨、硅、钼、锂、镧、铋、钙、硼、锌、硒、钡、锶、铌、锆、硒、钾、钛、铅、锰、锡、银中的一种或几种。

4.权利要求1-3任一项所述的玻璃粉组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

将含有所述玻璃粉组合物的组成的原料混合后，在750℃-1000℃下加热熔融30min-120min；

经水淬、冷却、球磨，得到所述玻璃粉组合物。

5.一种导电银浆，其特征在于，以该导电银浆的总质量为100重量份计，该导电银浆的原料组成包括(70-91)份的银粉、(0.5-5)份的玻璃粉组合物、(8-30)份的有机载体，

其中，所述玻璃粉组合物为权利要求1-3任一项所述的玻璃粉组合物。

6.根据权利要求5所述的导电银浆，其特征在于，以有机载体的总质量为100重量份计，所述有机载体的原料组成包括(20-80)份的溶剂、(5-30)份的树脂、(0.5-3)份的触变剂和(1-15)份的助剂。

7.根据权利要求6所述的导电银浆，其特征在于，所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯中的一种或几种的组合；优选地，所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求6所述的导电银浆，其特征在于，所述树脂为纤维素、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种的组合；优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

9.根据权利要求6所述的导电银浆，其特征在于，所述助剂为分散剂和/或润滑剂；优选地，所述助剂为表面活性剂和/或硅油；更优选地，所述助剂为乙基硅油。

10.权利要求5-9任一项所述的导电银浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤一：将所述银粉、玻璃粉组合物混合，得到均匀混合物一；

步骤二：将所述溶剂、树脂、触变剂混合，在70℃-90℃下搅拌2h-4h，得到混合物二；

步骤三：将所述混合物一和混合物二混合，进行分散研磨，至平均细度小于5μm，得到所述导电银浆；

其中，所述助剂在步骤二中添加或在步骤三中添加。