CN108766618A - 一种晶体硅太阳能电池正面银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池正面银浆及其制备方法，所述正面银浆包括以下组份及各自百分含量：银粉85‑90％，有机载体5‑10％，复合玻璃粉1.5‑5％，银浆添加剂0.05‑1％。本发明采用不同粒径分布的银粉进行搭配使用，浆料具备良好透墨性的同时，使栅线中银粉颗粒间填充更均匀、密实，有助于栅线的烧结致密，降低栅线电阻，提高光电转化效率；本发明玻璃粉的制备工艺简单，利于控制，采用不同成份的玻璃粉复配使用，得到一系列颗粒均匀，软化温度低，对银粉和硅基体有良好润湿性能的复合玻璃粉，以该复合玻璃粉配制的正面银浆，烧结于电池片正面，银电极与硅有良好欧姆接触和焊接性能，电极附着强度高。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池正面银浆及其制备方 法。
背景技术
太阳能作为一种新型的清洁能源，成为二十一世纪人类长远发展获取能源需求的重要方 式，因此近年来，得到越来越多的关注和生产。太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电 能的装置。在半导体的P-N结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的 外部能量源。由于P-N结处存在电势差，空穴和电子以相反的方向跨过该结移动。电子移动 到负极触点，空穴移动到正极触点，从而产生能向外部电路输送电力的电流，太阳能电池的 电极触点对于电池的各项性能有着重大的影响，也是电池片成本很重要的组成部分。
随着光伏发电行业的不断发展，降低成本，实现平价上网以及成为光伏人共同的目标。 提高电池片的光电转化效率，是降低发电成本最直接的方式，也是成为众多电池厂家追求的 工艺目标。无网结印刷栅线较常规更平整，且具有较高的印刷栅线高宽比，通过降低阴影效 应从而提高效率，因此近年来被广泛用于电池片制备以达到降低成本的目的。而目前国内用 于无网结印刷的正面电极银浆，基本来自进口，而国产无网结印刷用银浆部分印刷栅线高宽 比差，未能体现无网结高短路电流的优势，部分以提高触变剂量提高粘度的方式来提高印刷 栅线高宽，但连续印刷稳定性差，常出现虚印，且均存在存放、运输稳定性差的问题。
晶体硅太阳能电池正面浆料，目前普遍采用纳米银粉作为导电相，纳米银粉具有易烧结 的优点，但是纳米银粉的烧结膜结构疏松，存在大量孔隙，影响了栅线的导电性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种晶体硅太阳能电池正面银浆及其制备方 法。
本发明提供了一种晶体硅太阳能电池正面银浆，包括以下组份及各自质量百分含量：银 粉85-90％，有机载体5-10％，复合玻璃粉1.5-5％，银浆添加剂0.05-1％；所述银粉由三种不 同粒径规格组成，其中D50为1.0μm的银粉占整体银粉质量的30-40％，D50为1.5μm的银 粉占整体银粉质量的25-32％，D50为2.2μm的银粉占整体银粉质量的35-40％；所述复合玻 璃粉的组份及各自质量百分含量为PbO50.00-52.33％，TeO33.00-38.67％，Li2O0.75-1.50％， SiO21.33-6.67％，B2O30.17-0.83％，Bi2O32.33-5.83％，Al2O30.25-1.33％，MgO0-1.00％， ZnO1.00-4.00％。
优选的，所述银浆添加剂选自2-乙基己酸铑、氧化锌、二氧化硅、炭黑、氧化锡、氧化 银、氧化铅、氧化钒中的一种或多种。
优选的，所述银粉为球形或近球形。
优选的，所述的有机载体包括以下组份及各自质量百分含量：树脂基体10-30％，有机溶 剂70-85％，载体添加剂1-5％。
优选的，所述载体添加剂选自甲基硅油、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、F3100(中文名称是什 么)中的一种或多种。
优选的，所述复合玻璃粉的粒径D50为0.2-2μm。
优选的，所述复合玻璃粉的软化点为528-595℃。
本发明还提供了一种晶体硅太阳能电池正面银浆的制备方法，包括以下步骤：
1)有机载体制备：按质量百分含量称取5-30％的树脂基体，70-85％的有机溶剂，1-5％ 的载体添加剂，在50-100℃下加热搅拌得到有机载体；
2)复合玻璃粉制备：按质量百分含量称取52％的PbO，40％的TeO2，0.5％的B2O3，7％ 的Bi2O3，0.5％的Li2O混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G1；按质量百分含量称取50％的PbO，32％的TeO2，8％的SiO2，2％的Li2O，2％的Al2O3，6％的ZnO 混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G2；按质量百分含量称取48％的PbO， 32％的TeO2，8％的SiO2，2％的Li2O，2％的Al2O3，2％的MgO，6％的ZnO混合均匀，经 熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G3；按质量百分含量称取55％的PbO，35％的TeO2， 4％的SiO2，2％的Li2O，2％的B2O3，2％的ZnO混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过 筛得到玻璃粉G4；从玻璃粉G1、G2、G3和G4中选用两种或两种以上进行复配得到复合玻 璃粉。
3)正面银浆制备：按质量百分含量称取银粉85-90％，有机载体5-10％，复合玻璃粉1.5-5％， 银浆添加剂0.05-1％搅拌均匀，分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
优选的，步骤3)中所述晶体硅太阳能电池正面银浆的细度小于7μm，粘度为 100-200Pa.S。
本发明中的树脂基体选自纤维素类、松香类、丙烯酸树脂类、酚醛类树脂中的一种或多 种。
本发明中的有机溶剂选自松油醇、丁基卡比醇、丁基卡比醇醋酸酯、煤油、二丙二醇单 甲醚、邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸三丁酯、乙二醇己醚、二价酸酯(DBE)中的一种或多种。
本发明中正面银浆制备最优选的原料组份质量百分含量为银粉88％，有机载体7.5％，复 合玻璃粉4％，银浆添加剂0.5％，其中银粉的最优选组成为D501.0μm的银粉占整体银粉质 量的32％，D501.5μm的银粉占整体银粉质量的30％，D502.2μm的银粉占整体银粉质量的 38％；有机载体的最优选制备原料组份及各自质量百分含量为7.5％的乙基纤维素200，2.5％ 的乙基纤维素300和10％的丙烯酸树脂NeoCryl B-723，35％的邻苯二甲酸二丁酯，30％的柠 檬酸三丁酯，14％的DBE，1.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺；复合玻璃粉的最优选组成及 各自质量百分含量为PbO52.25％，TeO37.75％，Li2O1.06％，SiO22.00％，B2O30.81％，Bi2O3 4.38％，Al2O30.25％，MgO0.25％，ZnO1.25％，最优的软化点为592℃；银浆添加剂的最优选 组份及各自质量百分比含量为40％的2-乙基己酸铑，20％的氧化锡，20％的氧化钒。采用上 述最优选的方案合成晶体硅太阳能电池正面银浆，印刷栅线具有更大的高宽比，使浆料烧结 后具有更高的短路电流Isc以及更低的栅线体电阻，因而串联电阻Rs低，填充高，其中开路 电压为0.6377V，短路电流8.854mA，Rs为1.66mΩ，光电转化效率达到了18.98％。
本发明的有益效果是：
1、采用不同粒径分布的银粉进行搭配使用，浆料具备良好透墨性的同时，使栅线中银粉 颗粒间填充更均匀、密实，在印刷和烧结后保持良好的栅线形貌和大的栅线高宽比，并且颗 粒间接触面积大，有助于栅线的烧结致密，降低栅线电阻，提高光电转化效率。
2、本发明采用无触变剂有机体系，通过与银粉的搭配，保证浆料存放、运输、连续印刷 的稳定性，使浆料无网结印刷透墨后具有良好的塑形，形成良好的栅线形貌，有助于提高栅 线电流，提高转化效率。
3、本发明玻璃粉的制备工艺简单，利于控制，采用不同成份的玻璃粉复配使用，得到一 系列颗粒均匀，软化温度低，对银粉和硅基体有良好润湿性能的复合玻璃粉，以该复合玻璃 粉配制的正面银浆，烧结于电池片正面，银电极与硅有良好欧姆接触和焊接性能，电极附着 强度高。
正面电极银浆由银粉功能相、无机粘结相以及有机粘结剂组成。首先，银粉功能相在浆 料中的质量分数一般在80％以上，因此银粉粒径的大小、分布和银粉的表面形貌会严重影响 到浆料的流变特性和无网结印刷效果。如果选择不当，则容易造成印刷电极线条的分辨率不 高、宽度和高度效果差，导致电极的电阻偏高，影响太阳能电池转换效率的提高。因此，必 须综合考虑这些问题，对银粉的粒径大小、分布和表面形貌进行评价和选择。本发明选择球 形或近球形银粉是因为其具有较好的流动性，使浆料在无网结丝网印刷过程中能够通过网孔， 并且烧结活性高，选用不同粒径规格的银粉堆积后，使其能相互填充密实，粉末间的接触点 更多，烧结驱动力更大，有利于栅线烧结致密，栅线孔隙率低，在烧结过程中收缩率较小， 防止栅线的塌陷和扩边，保证印刷栅线的平整度和高宽比。本发明经过研究发现，太阳能电 池正面电极银浆使用的银粉粒径D50在1.3-1.7μm，能够较好协调烧结时间和银溶解量之间 的关系，使银金属线与硅半导体形成良好的欧姆接触。同时，该范围的银粉制成浆料后大小 颗粒相互填充，使银膜填充密度增加，有利于提高导电性。本发明通过D50为1.0μm、D50 为1.5μm、D50为2.2μm的银粉混合得到的银粉振实密度为6.5-6.6g/cm3，单一银粉的振实 密度为6.0-6.2g/cm3，说明银粉间相互填充密实。
其次，有机载体的选择对浆料状态和无网结印刷效果也有重要的影响，良好的有机载体 体系选择有助于与银粉功能相的相溶，使整个浆料体系具有较好的流动性、透网性和塑形能 力，实现浆料良好的无网结印刷效果。常规有机载体由有机树脂、触变剂、有机溶剂组成， 而触变剂的制备是在50～80℃分为溶解和溶胀的活化过程，用于浆料制备时，温度变低，并 且浆料在长时间储存和运输颠簸过程中，导致触变剂的不稳定和析出，从而影响浆料的稳定 性和无网结印刷效果。本发明的有机载体包括不同种类和分子量的树脂基体、高沸点溶剂等 高性能成分，在该有机载体中可实现导电粉末和无机玻璃粉的均匀分散；用本发明的无触变 剂体系有机载体制备的晶体硅太阳能电池电极浆料，存储、运输稳定性好，连续印刷稳定性 高，并且印刷剪切变稀效果明显且剪切稀化后粘度恢复快，具有良好的透墨性和塑形能力， 可用于无网结细线印刷，印刷分辨率高，栅线高宽比大。本发明的有机载体能够在保证晶体 硅太阳能电池电极浆料丝网印刷性能的同时，工艺窗口宽且能改善电极浆料的流变特性。本 发明中有机载体为无触变剂体系，省去了触变剂的活化过程，使其制备方法工艺更简单。
银浆用玻璃粉的性能表征主要是玻璃软化点。本发明研究发现，如果玻璃粉软化点小于 528℃，玻璃粉过早的软化，在液态持续时间长，容易导致发射极击穿，并且会阻止浆料和硅 基片的接触，对导电性能不利；如果软化点高于595℃，减反射膜不能很好的被穿透，附着 力不好，且不能保证银粉的液相烧结。因此，本发明制得的复合玻璃粉的软化点为528-595℃， 在此范围内能充分蚀刻SiNx减反射膜形成良好欧姆接触的同时，又不蚀穿P/N结。复合玻璃 粉的粒径应满足丝网印刷要求，保证浆料的细度，复合玻璃粉粒径D50为0.2-2μm。
本发明所述复合玻璃粉的组份及各自质量百分含量为PbO50.00-52.33％，TeO33.00--38.67％，Li2O0.75-1.50％，SiO21.33-6.67％，B2O30.17-0.83％，Bi2O32.33-5.83％， Al2O30.25-1.33％，MgO0-1.00％，ZnO1.00-4.00％。传统单一玻璃粉既要起到形成液相促进银 粉烧结，又要蚀刻氮化硅，与硅基板形成良好的欧姆接触。单一玻璃粉的这两种作用只能在 同一时刻完成，而银粉如果烧结过快，会导致玻璃粉难以包覆较多银粉，从而使带至硅基板 的银晶粒少且不均匀，欧姆接触性能差，同时银粉层中会残留较多玻璃非导电性，提高银栅 线的体电阻；采用两种玻璃粉搭配，一种玻璃粉具有较低软化点和较高的流动性，在银粉烧 结前迅速形成流动性好的液相，到达基板蚀刻氮化硅，形成良好的欧姆接触，另外一种玻璃 粉在银粉烧结初期形成液相，浸润银粉表面，促进银粉烧结。玻璃粉复配既能保证银粉烧结 致密从而降低栅线体电阻，又能控制玻璃粉蚀刻氮化硅的速度和程度，在银硅界面处析出量 多且均匀的银颗粒，具备良好的欧姆接触电阻。
本发明中所述银浆添加剂选自2-乙基己酸铑、氧化锌、二氧化硅、炭黑、氧化锡、氧化 银、氧化铅、氧化钒中的一种或多种。在本发明中，银浆添加剂的使用能够防止银粉的过度 烧结，抑制液化玻璃的扩散,有助于形成导电粒子与硅基体表面的接触，此外能够防止银浆 烧结过程中电极的收缩，抑制了接触电阻的增加和微裂纹的形成，从而提高太阳能电池的填 充因子FF和转化效率Eff，进而改善了所得太阳能电池的性能。
具体实施方式
玻璃粉的制备
采用如下玻璃粉组份进行玻璃粉制备，并使用DSC进行软化点的测定，玻璃粉的配比以 及软化点如表1所示。
表1玻璃粉的配比以及软化点
(1)玻璃粉制备
所述玻璃粉G1由如下组份及质量百分含量：52％的PbO，40％的TeO2，0.5％的B2O3，7％的Bi2O3，0.5％的Li2O。
制备方法如下：将玻璃粉的各组份混合均匀，然后放入坩埚中，再将坩埚在电炉内加热 熔炼，熔炼温度为1200℃，保温30min；将熔制好的玻璃液立即倒入水中淬火，烘干水淬后 的玻璃料；将烘干后的玻璃料采用行星球磨法球磨过筛，得到玻璃粉粒径D50为0.2-2μm， 得到玻璃粉G1。
(2)玻璃粉G2的制备
所述玻璃粉G2由如下组份及质量百分含量：50％的PbO，32％的TeO2，8％的SiO2，2％ 的Li2O，2％的Al2O3，6％的ZnO。
制备方法如下：将玻璃粉的各组份混合均匀，然后放入坩埚中，再将坩埚在电炉内加热 熔炼，熔炼温度为1200℃，保温30min；将熔制好的玻璃液立即倒入水中淬火，烘干水淬后 的玻璃料；将烘干后的玻璃料采用行星球磨法球磨过筛，得到玻璃粉粒径D50为0.5-1.8μm， 得到玻璃粉G2。
(3)玻璃粉G3的制备
所述玻璃粉G3由如下组份及质量百分含量：48％的PbO，32％的TeO2，8％的SiO2，2％ 的Li2O，2％的Al2O3，2％的MgO，6％的ZnO。
制备方法如下：将玻璃粉的各组份混合均匀，然后放入坩埚中，再将坩埚在电炉内加热 熔炼，熔炼温度为1200℃，保温30min；将熔制好的玻璃液立即倒入水中淬火，烘干水淬后 的玻璃料；将烘干后的玻璃料采用行星球磨法球磨过筛，得到玻璃粉粒径D50为0.2-2μm， 得到玻璃粉G3。
(4)玻璃粉G4的制备
所述玻璃粉G4由如下组份及质量百分含量：55％的PbO，35％的TeO2，4％的SiO2，2％ 的Li2O，2％的B2O3，2％的ZnO。
制备方法如下：将玻璃粉的各组份混合均匀，然后放入坩埚中，再将坩埚在电炉内加热 熔炼，熔炼温度为1300℃，保温25min；将熔制好的玻璃液立即倒入水中淬火，烘干水淬后 的玻璃料；将烘干后的玻璃料采用行星球磨法球磨过筛，得到玻璃粉粒径D50为0.2-2μm， 得到玻璃粉G4。
实施例1
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，3％的复合玻 璃粉，8.95％的有机载体，0.05％的2-乙基己酸铑；复合玻璃粉为2.5％的玻璃粉G1和0.5％ 的玻璃粉G2混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量7.5％的乙基纤维素200和2.5％的乙基纤维 素300，35％的松油醇、25％的丁基卡比醇、25％的丁基卡比醇醋酸酯，4％的甲基硅油，0.5％ 的聚氯乙烯，0.5％的聚丙烯酰胺，在100℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量30％的D50为1.0μm，占银粉总质量32％的D50为1.5μm，占银粉总 质量38％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，8.95％有机载体，3％复合玻璃粉，0.05％2- 乙基己酸铑搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S，分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
实施例2
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：90％的银粉，1.5％的复合 玻璃粉，7.5％的有机载体，0.5％的二氧化硅，0.5％的炭黑；复合玻璃粉为0.5％的玻璃粉G1 和1.0％的玻璃粉G2混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量7.5％的乙基纤维素200，2.5％的乙基纤维素 300和10％的丙烯酸树脂NeoCryl B-723，35％的邻苯二甲酸二丁酯，30％的柠檬酸三丁酯， 14％的DBE，0.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，在50℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量75％的D50为1.5μm，占银粉总质量25％的D50为1.0μm的球形或近 球形银粉，7.5％有机载体，1.5％复合玻璃粉，0.5％二氧化硅，0.5％炭黑搅拌均匀，经三辊机 进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S，分散得到晶体硅太阳能电 池正面银浆。
实施例3
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：85％的银粉，5％的复合玻 璃粉，9.5％的有机载体，0.1％的氧化锌，0.1％的氧化锡，0.1％的氧化银，0.1％的氧化铅，0.1％ 的氧化钒；复合玻璃粉为2.5％玻璃粉G1和2.5％玻璃粉G3混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量30％的松香甘油酯138，33％的二丙二醇单 甲醚，33％的乙二醇己醚，4％的甲基硅油，在90℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量40％的D50为1.0μm，占银粉总质量25％的D50为1.5μm，占银粉总 质量35％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，9.5％有机载体，5％复合玻璃粉，0.1％氧化 锌，0.1％氧化锡，0.1％氧化银，0.1％氧化铅，0.1％氧化钒搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使 浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S，分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
实施例4
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，1.5％的复合 玻璃粉，10％的有机载体，0.25％的二氧化硅，0.25％的氧化钒；复合玻璃粉为1.0％玻璃粉 G1和0.5％的玻璃粉G2混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量15％的酚醛树脂2123，5％的乙基纤维素300 和5％的丙烯酸树脂NeoCryl B-723，70％的煤油，2.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，2％的 甲基硅油在80℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量32％的D50为1.0μm，占银粉总质量30％的D50为1.5μm，占银粉总 质量38％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，10％有机载体，1.5％复合玻璃粉，0.25％二 氧化硅，0.25％氧化钒搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在 100～200Pa.S，分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
实施例5
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，4％的复合玻 璃粉，7.5％的有机载体，0.5％的氧化银；复合玻璃粉为0.5％玻璃粉G3，1.0％玻璃粉G4和 2.5％的G1混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量20％的乙基纤维素200，2％的乙基纤维素300， 75％的柠檬酸三丁酯，2.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，在70℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量30％的D50为1.0μm，占银粉总质量30％的D50为1.5μm，占银粉总 质量40％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，7.5％有机载体，4％复合玻璃粉，0.5％氧化 银搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S，分 散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
实施例6
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，4.5％的复合 玻璃粉，7％的有机载体，0.5％的2-乙基己酸铑；复合玻璃粉为1.5％的玻璃粉G1、1.5％的玻 璃粉G2和1.5％玻璃粉G4混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量18％的松香甘油酯138，10％的酚醛树脂2123， 71％的丁基卡必醇醋酸酯，1％的聚氯乙烯，在90℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量34％的D50为1.5μm，占银粉总质量31％的D50为1.0μm，占银粉总 质量35％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，7％有机载体，4.5％复合玻璃粉，0.5％2-乙 基己酸铑搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S， 分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
对比例1
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，4％的玻璃粉 G4，7.5％的有机载体，0.5％的氧化银。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量20％的乙基纤维素200，2％的乙基纤维素300， 75％的柠檬酸三丁酯，2.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，在70℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量30％的D50为1.0μm，占银粉总质量30％的D50为1.5μm，占银粉总质量40％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，7.5％有机载体，4％玻璃粉G4，0.5％氧 化银搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S， 分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
对比例2
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，4％的复合玻 璃粉，7.5％的有机载体，0.5％的氧化银；复合玻璃粉为0.5％玻璃粉G3，1.0％玻璃粉G4和 2.5％的G1混合。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量20％的乙基纤维素200，2％的乙基纤维素300， 75％的柠檬酸三丁酯，2.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，在70℃下加热搅拌得到有机载体；
称取88％的D50为1.5μm的球形或近球形银粉，7.5％有机载体，4％复合玻璃粉，0.5％ 氧化银搅拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S， 分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
对比例3
一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其组成及重量百分含量为：88％的银粉，4％的玻璃粉， 7.5％的有机载体，0.5％的氧化银。玻璃粉的组份及各自质量百分含量为50％的PbO，30％的 SiO2，10％的Bi2O3，1％的Al2O3，2.5％的V2O5，5％的ZnO，1％的AgO，0.5％的MgO。
有机载体制备：称取占有机载体原料总质量20％的乙基纤维素200，2％的乙基纤维素300，75％的柠檬酸三丁酯，2.5％的F3100，0.5％的聚丙烯酰胺，在70℃下加热搅拌得到有机载体；
称取占银粉总质量30％的D50为1.0μm，占银粉总质量30％的D50为1.5μm，占银粉总 质量40％的D50为2.2μm的球形或近球形银粉，7.5％有机载体，4％玻璃粉，0.5％氧化银搅 拌均匀，经三辊机进行轧制，使浆料细度小于7μm，浆料粘度控制在100～200Pa.S，分散得 到晶体硅太阳能电池正面银浆。
对比例4
购买湖南利德电子浆料股份有限公司生产的晶体硅太阳能电池正面银浆SN908X。
对比例1-3与实施例5是单因素对比，其中对比例1与实施例5相比玻璃粉没有进行复 配，对比例2与实施例5相比银粉采用的是单一粒径规格，对比例3与实施例5相比采用的是普通玻璃粉。
将上述晶体硅太阳能电池正面银浆进行粘度测试，测试方法为用粘度仪测定，条件为 Brookfiled SC4-1410rpm，25℃。采用丝网印刷机将银浆印刷在125mm×125mm的Si基板上， 然后通过峰值温度为760-800℃的烧结炉进行烧结3-5s，烧结后，采用I-V测试仪(上海赫爽 太阳能科技有限公司HSC1-1S)进行电性能测试，采用40Sn/60Pb在主栅线上进行焊接，焊 接温度为330-360℃，采用180°匀速拉扯，使用数显拉力测试仪(山度SP-500K)读取附着 力数据。其中焊带尺寸为1.2*0.8mm，拉扯速度为120mm/min。
实施例1-6和对比例1-4所得晶体硅太阳能电池正面银浆各项测试结果见表2。
表2银浆的粘度、电性能以及附着力
| 实施例 | 粘度 | Uoc | Isc | Rsh | Rs | FF | Eff | F |
| Pa.s | V | mA | Ω | mΩ | ％ | ％ | N | |
| 实施例1 | 176 | 0.6306 | 8.886 | 232.5 | 1.88 | 80.74 | 18.65 | 2.7 |
| 实施例2 | 156 | 0.6305 | 8.882 | 217.2 | 1.92 | 80.25 | 18.58 | 2.2 |
| 实施例3 | 170 | 0.6311 | 8.882 | 229.2 | 1.89 | 80.65 | 18.68 | 2.4 |
| 实施例4 | 189 | 0.6308 | 8.902 | 197.8 | 1.90 | 80.11 | 18.60 | 2.0 |
| 实施例5 | 149 | 0.6314 | 8.879 | 234.1 | 1.82 | 81.01 | 18.70 | 2.5 |
| 实施例6 | 166 | 0.6309 | 8.876 | 211.2 | 1.85 | 80.19 | 18.66 | 2.8 |
| 对比例1 | 215 | 0.6308 | 8.878 | 222.6 | 1.96 | 79.89 | 18.54 | 2.3 |
| 对比例2 | 180 | 0.6298 | 8.882 | 216.8 | 1.98 | 79.67 | 18.26 | 2.1 |
| 对比例3 | 222 | 0.6285 | 8.888 | 228.1 | 1.93 | 80.23 | 18.64 | 2.3 |
| 对比例4 | 235 | 0.6302 | 8.886 | 227.2 | 1.97 | 80.14 | 18.56 | 2.1 |
其中，Uoc：开路电压；Isc：短路电流；Rsh：并联电阻；Rs：串联电阻；FF：填充因子；Eff：转换效率； F：拉力平均值。
从表2的测试结果可以看出，本发明通过不同粒径银粉镶嵌搭接，使栅线堆积更加致密， 并通过采用更稳定的无触变剂体系有机载体进行调配，印刷栅线具有更大的高宽比，使浆料 烧结后具有更高的短路电流Isc以及更低的栅线体电阻，因而串联电阻Rs低，填充高，电池 的光电转化效率较对比例都有不同程度的提升，其中实施例5达到18.7％，这是因为选用不 同粒径规格的银粉搭配，使其能相互填充密实，栅线孔隙率低，在烧结过程中收缩率较小， 防止栅线的塌陷和扩边，保证印刷栅线的平整度和高宽比，并且颗粒间接触面积大，有助于 栅线的烧结致密，降低栅线电阻，提高光电转化效率。其中与对比例1和2相比，实施例5 所得银浆的粘度更低，尤其是与对比例1、对比例3和对比例4相比，实施例5银浆的粘度 降低了40％，说明采用不同的玻璃粉复配对银粉和硅基体具有更好的润湿性能，既能保证银 粉烧结致密从而降低栅线体电阻，又能控制玻璃粉蚀刻氮化硅的速度和程度，在银硅界面处 析出量多且均匀的银颗粒，具备良好的欧姆接触电阻。本发明在实现无网结印刷提高电池光 电转化效率的同时，焊接拉力并没有下降，平均值达到2.45N，高于对比例的2.1N和2.3N。 因此，本发明可以为目前晶体硅太阳能电池正面电极无网结印刷提供稳定的正银浆料，并能 有效的提高电池的光电转化效率。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗 示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不 同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其 它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任 何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，包括以下组份及各自质量百分含量：银粉85-90％，有机载体5-10％，复合玻璃粉1.5-5％，银浆添加剂0.05-1％；所述银粉由三种不同粒径规格组成，其中D50为1.0μm的银粉占整体银粉质量的30-40％，D50为1.5μm的银粉占整体银粉质量的25-32％，D50为2.2μm的银粉占整体银粉质量的35-40％；所述复合玻璃粉的组份及各自质量百分含量为PbO50.00-52.33％，TeO33.00-38.67％，Li2O0.75-1.50％，SiO21.33-6.67％，B2O30.17-0.83％，Bi2O32.33-5.83％，Al2O30.25-1.33％，MgO0-1.00％，ZnO1.00-4.00％。
2.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述银浆添加剂选自2-乙基己酸铑、氧化锌、二氧化硅、炭黑、氧化锡、氧化银、氧化铅、氧化钒中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述银粉为球形或近球形。
4.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述的有机载体包括以下组份及各自质量百分含量：树脂基体10-30％，有机溶剂70-85％，载体添加剂1-5％。
5.如权利要求4所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述载体添加剂选自甲基硅油、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、F3100中的一种或多种。
6.如权利要求1-5任一项所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述复合玻璃粉的粒径D50为0.2-2μm。
7.如权利要求6所述的晶体硅太阳能电池正面银浆，其特征在于，所述复合玻璃粉的软化点为528-595℃。
8.一种晶体硅太阳能电池正面银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)有机载体制备：按质量百分含量称取5-30％的树脂基体，70-85％的有机溶剂，1-5％的载体添加剂，在50-100℃下加热搅拌得到有机载体；
2)复合玻璃粉制备：按质量百分含量称取52％的PbO，40％的TeO2，0.5％的B2O3，7％的Bi2O3，0.5％的Li2O混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G1；按质量百分含量称取50％的PbO，32％的TeO2，8％的SiO2，2％的Li2O，2％的Al2O3，6％的ZnO混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G2；按质量百分含量称取48％的PbO，32％的TeO2，8％的SiO2，2％的Li2O，2％的Al2O3，2％的MgO，6％的ZnO混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G3；按质量百分含量称取55％的PbO，35％的TeO2，4％的SiO2，2％的Li2O，2％的B2O3，2％的ZnO混合均匀，经熔炼、淬火、粉碎、球磨过筛得到玻璃粉G4；从玻璃粉G1、G2、G3和G4中选用两种或两种以上进行复配得到复合玻璃粉。
3)正面银浆制备：按质量百分含量称取银粉85-90％，有机载体5-10％，复合玻璃粉1.5-5％，银浆添加剂0.05-1％搅拌均匀，分散得到晶体硅太阳能电池正面银浆。
9.如权利要求8所述的晶体硅太阳能电池正面银浆的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述晶体硅太阳能电池正面银浆的细度小于7μm，粘度为100-200Pa.S。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181106 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |