CN107808705A - 一种太阳能电池正面银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池正面银浆，原料包括：改性银粉，有机载体，玻璃粉；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉。其制备方法是先将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入偶联剂和表面活性剂，分散，过滤后烘干，得到改性银粉，然后后将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物干燥后加入有机载体，分散，即得。本发明采用碳纳米管对银粉进行改性，有效降低了银膜涂层的表面电阻、提高光电转换效率，具有广阔的应用前景。
Description
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正面银浆及其制备方法。
背景技术
太阳能作为一种可再生的清洁能源取之不尽，用之不竭，使用过程中不产生任何环境污染。经过四十年的发展，现在更多的研究放在如何将太阳能电池、太阳能汽车、太阳能建筑等应用到人们的现实生活中，以减轻对传统能源的依赖。随着太阳能电池研发的不断深入，太阳能电池已经基本步入产业化应用阶段。
正面电极作为太阳能电池的重要组成部分，主要起收集电流的作用，同时由于电极印刷在电池的受光面，因此正面电极的印刷面积对电池的受光面积有巨大的影响，另外印刷电极的质量对电阻率也有较大的影响，从而影响电池发电的有效利用。因此，正面银浆是决定太阳能电池转换效率的重要因素之一。
目前正面电极材料使用的主要是银导电浆料，由球形银粉、玻璃粉体和有机载体（主要为树脂和有机溶剂等）及适量添加剂组成。银粉的规格与质量对太阳能电池的导电性具有重要影响，目前在利用化学还原法制备银粉过程中，银粉容易发生团聚，且形貌和粒度分布不容易控制，使得银粉的品质下降；有机载体主要影响导电浆料的印刷性能，和银膜层的表面致密性，良好的有机载体应具有层次挥发性，低温条件下不宜挥发，且长期放畳不分层。
因此，亟需对导电浆料所采用的银粉和有机载体进行改进，以进一步提高太阳能电池的转换效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池正面银浆及其制备方法，通过对银粉表面掺杂改性，降低了银浆的电阻率，提高了太阳能电池效率。
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：改性银粉85-90份，有机载体8-12份，玻璃粉4-5份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为3-5：100。
优选地，所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8。
优选地，所述微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，所述片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
优选地，所述有机载体以重量份计包括松节油10-13份，1，4-丁内酯14-17份，松油醇50-60份，丙三醇10-15份，邻苯二甲酸二丁酯10-14份，聚酰胺蜡0.3-0.5份，司盘80 1.2-1.4份，司盘85 0.3-0.7份，糠酸4-6份，乙基纤维素5-8份，大豆卵磷脂0.2-0.7份。
优选地，所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 14-32份，SiO2 5-13份，Bi2O3 32-45份，ZnO 4-10份，Al2O3 3-7份，BaO 0.8-2.5份，MgO 0.6-1.3份，Na2O 1-4份，TiO2 0.8-1.5份。
优选地，所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
优选地，所述有机载体中还需要加入脂肪醇聚醚酰胺0.1-0.4份。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入2-5wt.%钛酸酯偶联剂和0.5-1.2wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
本发明采用碳纳米管对银粉进行改性，有效降低了银膜涂层的表面电阻、提高光电转换效率，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：改性银粉85份，有机载体8份，玻璃粉4份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为3：100。
其中，所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8，微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
所述有机载体以重量份计包括松节油10份，1，4-丁内酯14份，松油醇50份，丙三醇10份，邻苯二甲酸二丁酯10份，聚酰胺蜡0.3份，司盘80 1.2份，司盘85 0.3份，糠酸4份，乙基纤维素5份，大豆卵磷脂0.2份。
所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 14份，SiO2 5份，Bi2O3 32份，ZnO 4份，Al2O3 3份，BaO 0.8份，MgO 0.6份，Na2O 1份，TiO2 0.8份。
所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入2wt.%钛酸酯偶联剂和0.5wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
实施例2
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：改性银粉87份，有机载体9份，玻璃粉4.5份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为3：100。
其中，所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8，微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
所述有机载体以重量份计包括松节油12份，1，4-丁内酯15份，松油醇54份，丙三醇12份，邻苯二甲酸二丁酯13份，聚酰胺蜡0.4份，司盘80 1.3份，司盘85 0.6份，糠酸5份，乙基纤维素6份，大豆卵磷脂0.6份。
所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 30份，SiO2 7份，Bi2O3 38份，ZnO 7份，Al2O3 5份，BaO 1.6份，MgO 0.8份，Na2O 3份，TiO2 1.2份。
所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入4wt.%钛酸酯偶联剂和0.9wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
实施例3
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：改性银粉90份，有机载体12份，玻璃粉5份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为5：100。
其中，所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8，微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
所述有机载体以重量份计包括松节油13份，1，4-丁内酯17份，松油醇60份，丙三醇15份，邻苯二甲酸二丁酯14份，聚酰胺蜡0.5份，司盘80 1.4份，司盘85 0.7份，糠酸6份，乙基纤维素8份，大豆卵磷脂0.7份。
所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 32份，SiO2 13份，Bi2O3 45份，ZnO 10份，Al2O3 7份，BaO 2.5份，MgO 1.3份，Na2O 4份，TiO2 1.5份。
所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入5wt.%钛酸酯偶联剂和1.2wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：
所述有机载体中还需要加入脂肪醇聚醚酰胺0.1-0.4份。
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：改性银粉90份，有机载体12份，玻璃粉5份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为5：100。
其中，所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8，微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
所述有机载体以重量份计包括松节油13份，1，4-丁内酯17份，松油醇60份，丙三醇15份，邻苯二甲酸二丁酯14份，聚酰胺蜡0.5份，司盘80 1.4份，司盘85 0.7份，糠酸6份，乙基纤维素8份，大豆卵磷脂0.7份，脂肪醇聚醚酰胺0.4份。
所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 32份，SiO2 13份，Bi2O3 45份，ZnO 10份，Al2O3 7份，BaO 2.5份，MgO 1.3份，Na2O 4份，TiO2 1.5份。
所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入5wt.%钛酸酯偶联剂和1.2wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素、脂肪醇聚醚酰胺和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：未采用改性银粉。
一种太阳能电池正面银浆，原料以重量份计包括：银粉90份，有机载体12份，玻璃粉5份。
其中，所述银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8，微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
所述有机载体以重量份计包括松节油13份，1，4-丁内酯17份，松油醇60份，丙三醇15份，邻苯二甲酸二丁酯14份，聚酰胺蜡0.5份，司盘80 1.4份，司盘85 0.7份，糠酸6份，乙基纤维素8份，大豆卵磷脂0.7份。
所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 32份，SiO2 13份，Bi2O3 45份，ZnO 10份，Al2O3 7份，BaO 2.5份，MgO 1.3份，Na2O 4份，TiO2 1.5份。
所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
上述太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤2，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤3，将银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
将实施例1至5所得银浆通过360目丝网印刷在规格125mm×125mm的单晶硅片上形成电极膜，空气中静置10min流平后，200℃保温10min烘干，830℃烧结40s，待用。参照GB/T1410-2206测试银膜的表面电阻率，采用拉力机测试银浆与硅基片的附着力。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 电阻率μΩ·cm | 19.8 | 18.1 | 20.2 | 15.3 | 32.6 |
| 附着力N | 3.415 | 3.387 | 3.436 | 5.289 | 3.053 |
本发明采用碳纳米管对银粉进行表面修饰，丰富了银膜涂层中银颗粒之间的导电链结构，改善银浆的印刷性，有效降低了银膜电阻率；在有机载体中加入脂肪醇聚醚酰胺，可以进一步提高银颗粒的分散性，降低颗粒的界面能，使得烧结完成后银膜中颗粒间的间隙变小，银膜致密性提高，从而降低银膜电阻率、提高了附着力。
Claims (8)
1.一种太阳能电池正面银浆，其特征在于：原料以重量份计包括：改性银粉85-90份，有机载体8-12份，玻璃粉4-5份；所述改性银粉是掺杂有碳纳米管的球形银粉，碳纳米管和球形银粉的重量比为3-5：100。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述球形银粉是微米球形银粉和片状银粉的混合物，微米球形银粉和片状银粉的重量比为92：8。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述微米球形银粉的平均粒径为0.9-0.95微米，所述片状银粉的平均粒径为4.2-4.5微米。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述有机载体以重量份计包括松节油10-13份，1，4-丁内酯14-17份，松油醇50-60份，丙三醇10-15份，邻苯二甲酸二丁酯10-14份，聚酰胺蜡0.3-0.5份，司盘80 1.2-1.4份，司盘85 0.3-0.7份，糠酸4-6份，乙基纤维素5-8份，大豆卵磷脂0.2-0.7份。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述玻璃粉以重量份计包括B2O3 14-32份，SiO2 5-13份，Bi2O3 32-45份，ZnO 4-10份，Al2O3 3-7份，BaO 0.8-2.5份，MgO 0.6-1.3份，Na2O 1-4份，TiO2 0.8-1.5份。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述玻璃粉的熔点在350-550℃。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆，其特征在于：所述有机载体中还需要加入脂肪醇聚醚酰胺0.1-0.4份。
8.权利要求1所述的太阳能电池正面银浆的制备方法，其特征在于：太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将微米球形银粉、片状银粉、碳纳米管混合，加入2-5wt.%钛酸酯偶联剂和0.5-1.2wt.%十二烷基苯磺酸钠，超声分散，过滤后烘干，得到改性银粉；
步骤2，取B2O3、SiO2、Bi2O3、ZnO、Al2O3、BaO、MgO、Na2O和TiO2混合后煅烧，将熔融的玻璃液取出水淬，烘干后球磨，得到玻璃粉；
步骤3，取松节油、1，4-丁内酯、松油醇、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯、聚酰胺蜡、司盘80、司盘85、糠酸、乙基纤维素和大豆卵磷脂混合，50-80℃保温40-60min，得有机载体；
步骤4，将改性银粉和玻璃粉加至无水乙醇中，超声分散，混合物置于80℃条件下干燥8-12h，加入有机载体，800-1000rpm分散20-30min，即得。
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