CN108962420A - 一种太阳能电池正面高附着导电浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池正面高附着导电浆料及其制备方法，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉60‑85份、无铅玻璃粉5‑10份、改性丙烯酸树脂2‑7份、聚乙烯醇缩丁醛3‑6份、环氧树脂E44 2‑5份、3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1‑5份、二甘醇丁醚2.5‑6份、乙二醇甲醚醋酸酯3‑6份、丙烯酸‑2‑乙基己酯4‑8份、蓖麻油聚氧乙烯醚3‑8份、醇酯十二1.5‑3份、异辛酸锌1‑3份、增稠剂1‑4份、流平剂0.5‑2份。本发明制得的导电浆料具有良好的可焊性、耐焊性，同时附着力和导电性能好，能够更好的满足太阳能电池对导电性需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种太阳能电池正面高附着导电浆料及其制备方法。
背景技术
近年来，电子信息工业等高新产业迅速发展，在电子信息产业中，电子浆料是生产电子元器
件的重要功能材料，微纳米金属粉末作为一种重要的导电材料，在化工、医疗、电力、电子科技及日常生活等各个领域都得到了快速的发展和应用，其在太阳能电池领域也具有重要的应用价值。在太阳能电池领域，银粉作为导电功能相具有优良的导电性能。然而银粉价格昂贵且容易发生迁移，随着对电子元件性能需求的不断提高，不断提高电子元器件的性能和降低其制造成本，是生产高性能电子元件的关键。因此，研究一种具备优良导电性能且能取代银粉的金属复合材料，具有很重要的意义。
电池制备完成后为了提高其使用寿命，需要对其进行封装操作，然而封装的效果与电极材料的附着力具有很大的影响，提高导电材料与硅基片的附着力，将更加有利于电池的封装操作。然而现有的导电浆料在制备过程中很少考虑浆料附着力这一重要因素，因此有必要对现有的电池浆料进行进一步开发，以提高导电浆料的附着力和使用性能。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池正面高附着导电浆料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉60-85份、无铅玻璃粉5-10份、改性丙烯酸树脂2-7份、聚乙烯醇缩丁醛3-6份、环氧树脂E44 2-5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1-5份、二甘醇丁醚2.5-6份、乙二醇甲醚醋酸酯3-6份、丙烯酸-2-乙基己酯4-8份、蓖麻油聚氧乙烯醚3-8份、醇酯十二1.5-3份、异辛酸锌1-3份、增稠剂1-4份、流平剂0.5-2份；
所述改性复合导电纳米粉为壬酸改性银包铜纳米粉，
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为（2-8）:（10-20）:（6-30）:（1-5）:（3-10）:（4-9）。
优选的，本发明所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉75份、无铅玻璃粉8份、改性丙烯酸树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛4.5份、环氧树脂E44 3.5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷3份、二甘醇丁醚4.2份、乙二醇甲醚醋酸酯4.5份、丙烯酸-2-乙基己酯6份、蓖麻油聚氧乙烯醚5.5份、醇酯十二2.2份、异辛酸锌2份、增稠剂2.5份、流平剂1.2份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为5:15:18:3:6:7。
优选的，所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
优选的，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
优选的，所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
一种太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至600-700℃，保温0.5h，然后再升温至1200-1300℃熔融1-2h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至80-120℃；搅拌1-2h后将温度降至30-50℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌1-2h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
进一步的，本发明制得的导电浆料的粘度为40-60Pa·s。
有益效果：本发明提供了一种太阳能电池正面高附着导电浆料及其制备方法，本发明采用壬酸改性银包铜纳米粉作为导电介质，提高了单纯以银粉作为导电介质的导电性能，降低了生产成本，同时壬酸对纳米粉的改性改善了纳米粉的分散性和稳定，降低了纳米粉的团聚现象。采用改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44作为有机载体协同作用，对提高导电浆料的附着力具有重要的作用，并通过3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷对其进行交联，对提高导电浆料的致密度具有重要的作用。本发明制得的导电浆料具有良好的可焊性、耐焊性，同时附着力和导电性能好，能够更好的满足太阳能电池对导电性需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
以下实施例以及对比例所述银包铜纳米粉的制备方法为：
将5g乙酸铜(II)水合物加入到2mL 20wt%的氨水和5mL水的溶液中以形成蓝色溶液，然后，加入0.5mL 10M NaOH溶液以形成淡蓝色沉淀浆料；然后将3mL 50wt%的水合肼溶液加入到反应体系中，在室温下于氮气气氛中剧烈搅拌20min，形成铜纳米微粒溶液；向铜纳米微粒溶液中加入硝酸银使其终浓度为10%，然后向溶液中加入1-3mL质量分数为1%的抗坏血酸溶液，在室温下搅拌反应1h，通过离心去除上清液收集下层沉淀颗粒；
将0.5g十二胺和2mL壬酸加入1mL甲醇溶液中，形成混合物A，将混合物A加入到沉淀颗粒中将颗粒进行重悬，在氮气的环境下剧烈搅拌1h，通过离心去除上层溶液，使用去离子水清洗2-3次，最后再用10mL甲醇清洗一次，通过离心收集沉淀颗粒，然后将收集的沉淀颗粒置于真空环境烘干，即得壬酸改性银包铜纳米粉。
以下实施例以及对比例所述改性丙烯酸树脂的制备方法为：
采用自由基溶液聚合法，将质量比为3:1:2的甲基丙烯酸四氢糠基酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、和甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到5倍重量份的DMF溶液中，加入2份偶氮二异丁腈为引发剂，在搅拌的状态下加热至80-90℃，保持此温度反应2h，将温度降至室温，即得改性丙烯酸树脂。
实施例1
一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉75份、无铅玻璃粉8份、改性丙烯酸树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛4.5份、环氧树脂E443.5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷3份、二甘醇丁醚4.2份、乙二醇甲醚醋酸酯4.5份、丙烯酸-2-乙基己酯6份、蓖麻油聚氧乙烯醚5.5份、醇酯十二2.2份、异辛酸锌2份、增稠剂2.5份、流平剂1.2份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为5:15:18:3:6:7。
所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
所述增稠剂为羟乙基纤维素。
所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
一种太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至650℃，保温0.5h，然后再升温至1250℃熔融1.5h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至100℃；搅拌1.5h后将温度降至40℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌1.5h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
实施例2
一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：壬酸改性银包铜纳米粉60份、无铅玻璃粉5份、改性丙烯酸树脂2份、聚乙烯醇缩丁醛3份、环氧树脂E44 2份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1份、二甘醇丁醚2.5份、乙二醇甲醚醋酸酯3份、丙烯酸-2-乙基己酯4份、蓖麻油聚氧乙烯醚3份、醇酯十二1.5份、异辛酸锌1份、增稠剂1份、流平剂0.5份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为2:10:6:1:3:4。
所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
所述增稠剂为羟乙基纤维素。
所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
一种太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至600℃，保温0.5h，然后再升温至1200℃熔融1h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至80℃；搅拌1h后将温度降至30℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌1h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
实施例3
一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：壬酸改性银包铜纳米粉70份、无铅玻璃粉6份、改性丙烯酸树脂3份、聚乙烯醇缩丁醛4份、环氧树脂E44 3份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷2份、二甘醇丁醚4份、乙二醇甲醚醋酸酯4份、丙烯酸-2-乙基己酯5份、蓖麻油聚氧乙烯醚4份、醇酯十二2份、异辛酸锌1.5份、增稠剂2份、流平剂1份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为3:12:10:2:4:5。
所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
所述增稠剂为羟乙基纤维素。
所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
一种太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至620℃，保温0.5h，然后再升温至1220℃熔融1.2h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至90℃；搅拌1.2h后将温度降至35℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌1.2h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
实施例4
一种太阳能电池正面高附着导电浆料，由以下重量份的原料制备而成：壬酸改性银包铜纳米粉85份、无铅玻璃粉10份、改性丙烯酸树脂7份、聚乙烯醇缩丁醛6份、环氧树脂E44 5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷5份、二甘醇丁醚6份、乙二醇甲醚醋酸酯6份、丙烯酸-2-乙基己酯8份、蓖麻油聚氧乙烯醚8份、醇酯十二3份、异辛酸锌3份、增稠剂4份、流平剂2份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为8:20:30:5:10:9。
所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
所述增稠剂为羟乙基纤维素。
所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
一种太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至700℃，保温0.5h，然后再升温至1300℃熔融2h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至120℃；搅拌2h后将温度降至50℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌2h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中未添加改性丙烯酸树脂。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中壬酸改性银包铜纳米粉替换为未改性的银包铜纳米粉。
将实施例1-4与对比例1-2的技术方案进行以下性能测试，测试结果如表1所示：
可焊性：在硅片上印刷1cm x 1cm正方形面积，经烧结后，表面浸涂2％的松香酒精溶液作为助焊剂，垂直浸入220℃ Sn62Pb36Ag2锡锅内1-3秒，测算1cm2上浸上锡的面积占总面积比例≥95％。
耐焊性：将烧好1cm2可焊性测试片浸涂酒精松香助焊剂后，浸入220℃Sn62Pb36Ag2锡锅内，观测烧结层被完全侵蚀的时间＞10秒。
附着力：将银导电浆料印刷在半成品晶硅太阳能电池的正面并经标准生产工艺烧成为正面银电极，用标准镀锡铜带自动焊接，用拉力机测试45°角剥离力，本发明导电浆料烧成的电极附着力（均值）＞8N。
同时本发明使用壬酸改性银包铜纳米粉制备的导电浆料导电性好，能够更好的满足太阳能电池对导电性需求。
表1
Claims (8)
1.一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉60-85份、无铅玻璃粉5-10份、改性丙烯酸树脂2-7份、聚乙烯醇缩丁醛3-6份、环氧树脂E44 2-5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1-5份、二甘醇丁醚2.5-6份、乙二醇甲醚醋酸酯3-6份、丙烯酸-2-乙基己酯4-8份、蓖麻油聚氧乙烯醚3-8份、醇酯十二1.5-3份、异辛酸锌1-3份、增稠剂1-4份、流平剂0.5-2份；
所述改性复合导电纳米粉为壬酸改性银包铜纳米粉，
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为（2-8）:（10-20）:（6-30）:（1-5）:（3-10）:（4-9）。
2. 根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：改性复合导电纳米粉75份、无铅玻璃粉8份、改性丙烯酸树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛4.5份、环氧树脂E44 3.5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷3份、二甘醇丁醚4.2份、乙二醇甲醚醋酸酯4.5份、丙烯酸-2-乙基己酯6份、蓖麻油聚氧乙烯醚5.5份、醇酯十二2.2份、异辛酸锌2份、增稠剂2.5份、流平剂1.2份；
所述无铅玻璃粉的组成为：B2O3、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2和ZnO，其重量比为5:15:18:3:6:7。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，所述改性复合导电纳米粉的粒径为15-30nm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面高附着导电浆料，其特征在于，所述流平剂为醋酸丁酸纤维素。
7.权利要求1-6任一项所述的太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）无铅玻璃粉的制备：按重量份称取各原料，均匀混合于瓷坩埚中，在马弗炉内熔制，首先升温至600-700℃，保温0.5h，然后再升温至1200-1300℃熔融1-2h，将熔融后的玻璃水淬得到玻璃粗粒，并用球磨使玻璃粉平均粒径为≤5μm；
（2）将改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂E44、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸-2-乙基己酯、蓖麻油聚氧乙烯醚按照相应重量份进行混合，在搅拌的状态下加热至80-120℃；搅拌1-2h后将温度降至30-50℃，依次加入醇酯十二、异辛酸锌、增稠剂和流平剂，继续搅拌1-2h，直至反应体系形成均质溶液，制得有机粘合剂；
（3）将改性复合导电纳米粉、无铅玻璃粉、有机粘合剂加入真空搅拌机中搅拌2h，形成均匀混合物，再经三辊轧机研磨分散，研磨成均质浆料，控制刮板精细度≤10μm，再经300目丝网过滤得到正面高附着导电浆料。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池正面高附着导电浆料的制备方法，其特征在于，制得的导电浆料的粘度为40-60Pa·s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181207 |
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