CN108164899A - 一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法，所述的太阳能电池铝浆用有机粘合剂，包括以下原料：聚乙烯缩丁醛树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK‑163、BYK‑P104S、BYK‑110、BYK‑141、BYK‑052、BYK‑066N、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土，所述太阳能电池铝浆用有机粘合剂是经过制备基料、制备改性料，然后将主料和改性料混合后升温搅拌得到。本发明的太阳能电池铝浆用有机粘合剂具有优异的粘度。
Description
【技术领域】
本发明属于太阳能电池用铝浆技术领域，具体涉及一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法。
【背景技术】
在光伏产业链上，铝浆是作为晶体硅太阳电池的背电场(也称背场)存在的，就是在太阳电池的背面制作一层与基区导电类型相同的重掺杂区。铝浆由铝粉、玻璃粉、有机粘合剂以及添加剂等组成。其中铝粉是导电相，有机粘合剂作为一种载体，使铝浆中的铝粉、玻璃粉、添加剂等固体粉末分散均匀，印刷时使铝浆浆料均匀涂布于硅片背面，并保证印刷厚度的一致性，干燥后将铝粉及玻璃粉附着于硅片上而不脱落，烧结后被碳化，遗留玻璃粉将铝膜与硅基体粘合。较好的有机粘合剂组合物不但要对铝浆中的固体粉末成分具有良好的分散性，而且在印刷过程中不能出现粘网、图形不完整、厚度不均匀等现象，干燥后需要使固体粉末具有好的粘结强度。
中国专利申请文献“一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法(申请公布号:CN102408653A)”公开了一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法，以质量份数计，包括3-12份的聚乙烯缩丁醛树脂、88-95份的有机溶剂、0-2份的湿润分散剂和0-2份的消泡剂，该有机粘合剂在与铝粉、玻璃粉、添加剂合成铝浆之后，能够使铝浆浆料均匀涂布于硅片背面，没有粘网，干燥后收缩率大的现象，适用于硅太阳电池的使用。但是其粘度无法满足实际使用时的需求。
【发明内容】
本发明提供一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法，以解决在中国专利申请文献“一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法(申请公布号:CN102408653A)”公开的太阳能电池铝浆用有机粘合剂粘度不足的问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂，包括以下原料：聚乙烯缩丁醛树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052、BYK-066N、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土；
所述乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为(4-9):(6-12):(3-5):(2-6):(5-9):(4-8):(3-6):(2-4):(6-12)。
进一步的，所述乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为6.7:8.1:3.2:4.5:8.4:4.1:5.3:3.4:8.9。
进一步的，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂15-35份、乙基纤维素4-9份、聚乙烯醇缩醛6-12份、丙烯酸改性醇酸树脂3-5份、松油醇2-6份、丁基卡必醇5-9份、氢蓖麻油4-8份、乙醇溶纤剂醋酸酯4-9份、丁基溶纤剂醋酸酯2-5份、乙基溶纤剂3-6份、BYK-163 4-9份、BYK-P104S 2-5份、BYK-110 3-6份、BYK-141 1-5份、BYK-052 3-8份、BYK-066N 2-5份、柠檬酸三丁酯3-6份、糠酸2-4份、皂土6-12份。
本发明还提供一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至60-90℃，保温20-30min，接着于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至85-95℃，保温30-50min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至90-110℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至120-130℃，保温1-3h，于1500-2500r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
本发明具有以下有益效果:(1)由实施例1-3和对比例11的数据可见，施用实施例1-3太阳能电池铝浆用有机粘合剂的粘度显著提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-11的数据可见，乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土在制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂中起到了协同作用，协同提高了太阳能电池铝浆用有机粘合剂的粘度，这是:乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土作为改性料添加到有机粘合剂的制备中，其作为一个整体，以乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂为高分子树脂，以松油醇、丁基卡必醇和柠檬酸三丁酯为有机溶剂，以皂土和氢蓖麻油为触变剂，其中乙基纤维素和丙烯酸改性醇酸树脂本身就有触变性能，其中乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛和丙烯酸改性醇酸树脂的表面含有大量的氢键，能够形成一种作用力不强的网状结构，阻止分子链段和金属微小颗粒的热运动，使得粘度增大，利用了皂土和氢蓖麻油为触变剂，其中乙基纤维素和丙烯酸改性醇酸树脂本身就有触变性能，使得合成的有机粘合剂具有良好的触变性，即浆料在外力的作用下粘度下降，外力作用消失后粘度复原，这样有助于浸端后，电极能丰满，并保持一定厚度，边缘界面清晰，不流淌，同时，也有助于浆料放置过程中不会发生金属微粒沉降，防止聚团。其中乙基纤维素作为增稠剂，提高了浆料的粘度和塑性，其具有网状结构，有极性比较强的基团，在常温下固体粉末状态能被有机溶剂溶解，一定温度下形成坚膜。而添加的糠酸作为流延控制剂能够阻止浆料在烘干过程中因温度升高而产生二次流动。
同时通过控制乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为(4-9):(6-12):(3-5):(2-6):(5-9):(4-8):(3-6):(2-4):(6-12)，以乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂为高分子树脂，以松油醇、丁基卡必醇和柠檬酸三丁酯为有机溶剂，以氢蓖麻油为触变剂，糠酸作为流延控制剂，并使乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土作为一个改性整体运用到本发明有机粘合剂的制备，有效提高了粘合剂的粘度。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，太阳能电池铝浆用有机粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂15-35份、乙基纤维素4-9份、聚乙烯醇缩醛6-12份、丙烯酸改性醇酸树脂3-5份、松油醇2-6份、丁基卡必醇5-9份、氢蓖麻油4-8份、乙醇溶纤剂醋酸酯4-9份、丁基溶纤剂醋酸酯2-5份、乙基溶纤剂3-6份、BYK-163 4-9份、BYK-P104S 2-5份、BYK-110 3-6份、BYK-141 1-5份、BYK-052 3-8份、BYK-066N 2-5份、柠檬酸三丁酯3-6份、糠酸2-4份、皂土6-12份。
所述太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至60-90℃，保温20-30min，接着于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至85-95℃，保温30-50min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至90-110℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至120-130℃，保温1-3h，于1500-2500r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂22.9份、乙基纤维素6.7份、聚乙烯醇缩醛8.1份、丙烯酸改性醇酸树脂3.2份、松油醇4.5份、丁基卡必醇8.4份、氢蓖麻油4.1份、乙醇溶纤剂醋酸酯8.3份、丁基溶纤剂醋酸酯3.2份、乙基溶纤剂4.6份、BYK-163 7.4份、BYK-P104S 3.2份、BYK-110 5.6份、BYK-141 3.2份、BYK-052 6.5份、BYK-066N4.6份、柠檬酸三丁酯5.3份、糠酸3.4份、皂土8.9份。
所述太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至74℃，保温23min，接着于798r/min转速搅拌1.3h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至89℃，保温43min，接着于2356r/min转速搅拌24min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至109℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至127℃，保温2.3h，于2365r/min转速搅拌39min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
实施例2
一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂15份、乙基纤维素9份、聚乙烯醇缩醛6份、丙烯酸改性醇酸树脂5份、松油醇2份、丁基卡必醇9份、氢蓖麻油4份、乙醇溶纤剂醋酸酯9份、丁基溶纤剂醋酸酯2份、乙基溶纤剂6份、BYK-163 4份、BYK-P104S 5份、BYK-110 3份、BYK-141 5份、BYK-052 3份、BYK-066N 5份、柠檬酸三丁酯3份、糠酸4份、皂土6份。
所述太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至60-90℃，保温20-30min，接着于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至85℃，保温50min，接着于1500r/min转速搅拌30min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至90℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至130℃，保温1h，于2500r/min转速搅拌20min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
实施例3
一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂35份、乙基纤维素4份、聚乙烯醇缩醛12份、丙烯酸改性醇酸树脂3份、松油醇6份、丁基卡必醇5份、氢蓖麻油8份、乙醇溶纤剂醋酸酯4份、丁基溶纤剂醋酸酯5份、乙基溶纤剂3份、BYK-163 9份、BYK-P104S 2份、BYK-110 6份、BYK-141 1份、BYK-052 8份、BYK-066N 2份、柠檬酸三丁酯6份、糠酸2份、皂土12份。
所述太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至90℃，保温20min，接着于850r/min转速搅拌1h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至95℃，保温30min，接着于2500r/min转速搅拌10min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至110℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至120℃，保温3h，于1500r/min转速搅拌40min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少乙基纤维素。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少聚乙烯醇缩醛。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少丙烯酸改性醇酸树脂。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少松油醇。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少丁基卡必醇。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少氢蓖麻油。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少柠檬酸三丁酯.
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少糠酸。
对比例10
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂的原料中缺少皂土。
对比例11
采用中国专利申请文献“一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂及其制备方法(申请公布号:CN102408653A)”实施例1-6的工艺制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
对实施例1-3和对比例1-11的太阳能电池铝浆用有机粘合剂进行各项指标检测，得到的检测结果如下表:
由上表可知:(1)由实施例1-3和对比例11的数据可见，施用实施例1-3太阳能电池铝浆用有机粘合剂的粘度显著提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-11的数据可见，乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土在制备太阳能电池铝浆用有机粘合剂中起到了协同作用，协同提高了太阳能电池铝浆用有机粘合剂的粘度，这是:乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土作为改性料添加到有机粘合剂的制备中，其作为一个整体，以乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂为高分子树脂，以松油醇、丁基卡必醇和柠檬酸三丁酯为有机溶剂，以皂土和氢蓖麻油为触变剂，其中乙基纤维素和丙烯酸改性醇酸树脂本身就有触变性能，其中乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛和丙烯酸改性醇酸树脂的表面含有大量的氢键，能够形成一种作用力不强的网状结构，阻止分子链段和金属微小颗粒的热运动，使得粘度增大，利用了皂土和氢蓖麻油为触变剂，其中乙基纤维素和丙烯酸改性醇酸树脂本身就有触变性能，使得合成的有机粘合剂具有良好的触变性，即浆料在外力的作用下粘度下降，外力作用消失后粘度复原，这样有助于浸端后，电极能丰满，并保持一定厚度，边缘界面清晰，不流淌，同时，也有助于浆料放置过程中不会发生金属微粒沉降，防止聚团。其中乙基纤维素作为增稠剂，提高了浆料的粘度和塑性，其具有网状结构，有极性比较强的基团，在常温下固体粉末状态能被有机溶剂溶解，一定温度下形成坚膜。而添加的糠酸作为流延控制剂能够阻止浆料在烘干过程中因温度升高而产生二次流动。同时通过控制乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为(4-9):(6-12):(3-5):(2-6):(5-9):(4-8):(3-6):(2-4):(6-12)，以乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂为高分子树脂，以松油醇、丁基卡必醇和柠檬酸三丁酯为有机溶剂，以氢蓖麻油为触变剂，糠酸作为流延控制剂，并使乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土作为一个改性整体运用到本发明有机粘合剂的制备，有效提高了粘合剂的粘度。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (4)
1.一种太阳能电池铝浆用有机粘合剂，其特征在于，包括以下原料：聚乙烯缩丁醛树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052、BYK-066N、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土；
所述乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为(4-9):(6-12):(3-5):(2-6):(5-9):(4-8):(3-6):(2-4):(6-12)。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘合剂，其特征在于，所述乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸、皂土的重量比为6.7:8.1:3.2:4.5:8.4:4.1:5.3:3.4:8.9。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池铝浆用有机粘合剂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料:聚乙烯缩丁醛树脂15-35份、乙基纤维素4-9份、聚乙烯醇缩醛6-12份、丙烯酸改性醇酸树脂3-5份、松油醇2-6份、丁基卡必醇5-9份、氢蓖麻油4-8份、乙醇溶纤剂醋酸酯4-9份、丁基溶纤剂醋酸酯2-5份、乙基溶纤剂3-6份、BYK-1634-9份、BYK-P104S 2-5份、BYK-1103-6份、BYK-141 1-5份、BYK-0523-8份、BYK-066N 2-5份、柠檬酸三丁酯3-6份、糠酸2-4份、皂土6-12份。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池铝浆用有机粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯缩丁醛树脂、乙醇溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、乙基溶纤剂、BYK-163、BYK-P104S、BYK-110、BYK-141、BYK-052和BYK-066N混合均匀，升温至60-90℃，保温20-30min，接着于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛、丙烯酸改性醇酸树脂、松油醇、丁基卡必醇、氢蓖麻油、柠檬酸三丁酯、糠酸和皂土混合均匀，升温至85-95℃，保温30-50min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到改性料；
S3、将改性料升温至90-110℃，然后加入基料混合均匀，继续升温至120-130℃，保温1-3h，于1500-2500r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到太阳能电池铝浆用有机粘合剂。
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2017
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