CN109735170A

CN109735170A - 一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体

Info

Publication number: CN109735170A
Application number: CN201910027813.2A
Authority: CN
Inventors: 王岩; 乔亮; 厉峰
Original assignee: Shanghai Silver Pulp Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Silver Pulp Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明公开了一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，所述专用有机载体由两部分组成：一部分提供正面银浆丝网印刷所必须的流变性能；另一部分能够在干燥过程中快速固化，提高银浆膜层的强度和与硅基材料的附着力。

Description

一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体

技术领域

本发明涉及快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，涉及该专用载体的制备方法及其对应的二次印刷用正面银浆和太阳能电池电极制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池作为发展速度最快、成本最低、产业化程度最高的新能源技术，已成为太阳能利用开发的绝对主流。在晶硅太阳能电池生产制造过程中，形成电池正面电极的正面银浆是晶硅太阳能电池的重要组成部分，对实现电池的光电转化起着至关重要的作用。近年来，市场对太阳能电池光电转化效率的要求越来越高，正面银浆作为晶硅太阳能电池制造的重要一环，是提升电池效率的关键。

在晶硅太阳能电池的生产中，丝网印刷是晶硅太阳能电池实现超高生产效率、低成本的关键。正面银浆作为丝网印刷的直接原料，其印刷性能直接影响电池效率。根据晶硅太阳能电池的光电转化理论，正面银浆经丝网印刷和高温烧结后所得到的银电极横截面高宽比越高，电池的转化效率越高。传统的丝网印刷，由于受到浆料流变特性的制约，电极的印刷高度提升往往会带来宽度的增加，因此，所得银电极的横截面高宽比并没有提升。另外，由于使用的丝网网版的限制，单方面提高网板膜厚会影响银浆下墨量，所得电极的高宽比也不能得到实质性的提升。

综上所述，传统的单次印刷很难得到高宽比大的银电极。二次印刷技术可以突破传统印刷工艺的局限，通过二次叠印显著提高了印刷电极的高宽比。同时，结合印刷网板的调整，在不增加银浆单耗的情况下，实现了提高电池效率的目的。二次印刷的难点在于对第一次印刷干燥后电极的强度和对硅基材的附着力有着极高的要求。电极干燥后强度足够高才能保证在银浆在第二次印刷过程中不会塌陷，从而提高银浆烧结后所得到的电极的高度；电极对硅基材的附着力足够强，电极才不会在第二次印刷过程中出现脱落的现象。而保证第一次印刷电极的强度和附着力的关键则是要确保电极能够快速干燥成膜。因此，开发适用于二次印刷快速烘干型正面银浆有机载体就显的尤为迫切。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中，具体技术方案为：

由有机载体V1和有机载体V2组成；

有机载体V1在快速烘干型二次印刷正面银浆用专用载体中的质量分数为60-80％，所述有机载体V2在快速烘干型二次印刷正面银浆专用载体中的质量分数为20-40％；

所述有机载体V1组成包含以下成分：有机树脂粘结剂、触变剂、分散剂、有机溶剂；所述有机载体V2组成包含以下成分：热固性树脂、有机溶剂。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：有机载体V1中所使用有机树脂粘结剂包含以下成分：醋酸丁酸纤维素、PVB、氢化松香酯树脂，所述有机树脂粘结剂在有机载体V1中含量为：醋酸丁酸纤维素1.5-2.0％、PVB 2.0-2.5％、氢化松香酯树脂6-12％。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：有机载体V1中所使用触变剂为聚酰胺蜡；所述触变剂在有机载体V1中的含量为3.0-7.0％。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：所述有机载体V1中所使用分散剂包含以下成分：ANS-TDO、楠本化成ED120；所述分散剂在有机载体V1中含量为：ANS-TDO 1.5-2％、楠本化成ED120 3-4％。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：所述有机载体V1所使用有机溶剂为二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯、醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯中的一种或多种：所述有机溶剂在有机载体V1中的含量为：二乙二醇二丁醚6-12％、己二酸二甲酯6-12％、醇酯十二15-25％、丁基卡必醇醋酸酯50-60％。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：所述有机载体V2所使用热固性树脂为不饱和聚酯树脂；所述热固性树脂在有机载体V2中的含量为30-50％，所述不饱和聚酯树脂选自邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、对苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基酯型不饱和聚酯中的任一种以及它们的混合物。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：所述不饱和聚酯为常温条件下化学结构稳定的低分子量预聚体，且预聚体热固化反应温度在180-250℃之间。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：所述有机载体V2中所含有机溶剂为以下一种或多种：二乙二醇二丁醚、醇酯十二、二乙二醇丁醚醋酸酯；有机溶剂的在有机载体V2中的含量为50-70％。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：将有机载体V1所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢加热釜中，将加热釜进行密封，启动不锈钢加热釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为1000转/min；同时启动加热按钮，按照2℃/min的加热速度，将有机混合物加热到60℃，并保温45-60min；关闭加热，再搅拌冷却至室温备用。

上述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其中：将有机载体V2所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢釜中，将釜进行密封，启动不锈钢釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为600转/min；室温混合60-120min备用。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：专用载体可以保证一次印刷后的银浆膜层能够快速烘干，使得银浆膜层强度和附着力大幅度提高，从而保证二次印刷工艺在提高电极高宽比上的优势得以充分的发挥。

具体实施方式

下文描述了二次印刷正面银浆专用有机载体和其对应二次印刷用正面银浆的制备方法。

本发明不限于以下实施方案。

有机载体：

在具体实施方案中有机载体V1原料配比为：醋酸丁酸纤维素1.5-2.0％、PVB 2.0-2.5％、氢化松香酯树脂6-12％、聚酰胺蜡3.0-7.0％、ANS-TDO 1.5-2％、楠本化成ED120 3-4％、二乙二醇二丁醚6-12％、己二酸二甲酯6-12％、醇酯十二15-25％、丁基卡必醇醋酸酯50-60％。

将有机载体V1所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢加热釜中，将加热釜进行密封，启动不锈钢加热釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为1000转/min；同时启动加热按钮，按照2℃/min的加热速度，将有机混合物加热到60℃，并保温45-60min；关闭加热，再搅拌冷却至室温备用。

在具体实施方案中有机载体V2的原料配比为：双酚A型不饱和聚酯30-50％、丁基卡必醇醋酸酯50-70％。

将有机载体V2所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢釜中，将釜进行密封，启动不锈钢釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为600转/min；室温混合60-120min备用。

正面银浆：

在具体实施方案中将一定配比的银粉、玻璃粉、添加剂等加入专用载体中，在双行星重力混合机中混合均匀，再将混合料在三辊机上进行研磨；控制研磨间隙逐渐减小，保证最终所得正面银浆的细度在5μm以内，细度由刮板细度计测得。所得正面银浆粘度控制在70-130Pa·s之间，粘度由Brookfield粘度计100rad/min条件下测得。

在比较例中，所制备正面银浆不加入有机载体V2，其所占组分由载体V1替代。在一个实施例中，有机载体V2占总载体含量的20％，在另一个实施例中，有机载体V2占总载体含量的30％，在另一个实施例中有机载体占总载体含量的40％。

以下描述了正面银浆二次印刷工艺制造太阳能电池电极过程。

在具体实施方案中，电池电极的制造遵循以下流程：银浆的第一次印刷—烘干—在第一次印刷所得图案上的叠印—烘干—烧结—冷却至室温。

丝网印刷使用BACCINI银浆专用印刷机，印刷速度350mm/s；丝印网板为380目，开孔宽度22μm，丝网总厚度为32μm。

烘干和烧结使用Despatch带式炉，带速为240IPM，干燥温度250-350℃，烧结峰值温度为915℃。在比较例中，干燥温度设定为350℃。在一个实施例中，干燥温度设定为250℃，在另一个实施例中，干燥温度设定为300℃，在另一个实施例中，干燥温度设定为350℃。

正面银浆经第一次印刷和干燥后，银浆膜层与硅基板间附着力的表征。需要说明的是，上述附着力只需满足在银浆的二次叠印过程中银膜层不出现脱落即可。因此，此处附着力采用3M 600#胶带测试，具体方法为：将宽度为1cm的3M胶带粘贴在一次印刷并干燥后所得图案上，保持1min，180°反向迅速剥离胶带，观察膜层是否脱落。

第一次印刷后的银浆膜层强度的表征，用二次印刷完成后，烧结所得银电极高宽比衡量。电极高宽比由光学显微镜配合专业软件测量所得。

实施例：

本发明通过下列实施来说明，但不限于下列实施例。

比较例1和实施例1；

二次印刷正面银浆由下列原材料制成，具体比例见表1。

银粉：球形，D(50)为2.0-2.2。

玻璃粉：玻璃化转变温度Tg为250-280℃。

有机载体：V1。

有机载体：V2。

硅油：运动粘度30000cSt。

干燥温度350℃。

表1

需要说明的是，表1中银膜层附着力测试结果由如下方法得出：将硅基板划分为3x3，9个区域，分别用胶带测试附着力，并至少测试3片硅基板。该测试过程中出现任何一次的膜层脱落均视为不合格。

电极高宽比测试结果由如下方法得出：在同一硅基板上取5个不同点，分别测试银电极高宽比，同样方法测试6片，30个测量值取平均值。

不添加有机载体V2的银浆银膜层在测试中出现明显脱落，且所得银电极的高宽比也明显低于添加V2的银浆。

比较例2和实施例2至4：

检查有机载体V2含量对银膜层附着力和电极高宽比的影响。

电极的制备方法与测试条件与实施例1相同。

表2

实施例2至4的银膜层均未出现脱落的现象，高宽比高于比较例2。

比较例3和实施例5至7：

检查不同干燥温度下银膜层附着力和电极高宽比。

Claims

1.一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于，由有机载体V1和有机载体V2组成；

2.如权利要求1所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：有机载体V1中所使用有机树脂粘结剂包含以下成分：醋酸丁酸纤维素、PVB、氢化松香酯树脂，所述有机树脂粘结剂在有机载体V1中含量为：醋酸丁酸纤维素1.5-2.0％、PVB 2.0-2.5％、氢化松香酯树脂6-12％。

3.如权利要求2所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：有机载体V1中所使用触变剂为聚酰胺蜡；所述触变剂在有机载体V1中的含量为3.0-7.0％。

4.如权利要求3所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：所述有机载体V1中所使用分散剂包含以下成分：ANS-TDO、楠本化成ED120；所述分散剂在有机载体V1中含量为：ANS-TDO 1.5-2％、楠本化成ED120 3-4％。

5.如权利要求4所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：所述有机载体V1所使用有机溶剂为二乙二醇二丁醚、己二酸二甲酯、醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯中的一种或多种：所述有机溶剂在有机载体V1中的含量为：二乙二醇二丁醚6-12％、己二酸二甲酯6-12％、醇酯十二15-25％、丁基卡必醇醋酸酯50-60％。

6.如权利要求5所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：所述有机载体V2所使用热固性树脂为不饱和聚酯树脂；所述热固性树脂在有机载体V2中的含量为30-50％，所述不饱和聚酯树脂选自邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、对苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基酯型不饱和聚酯中的任一种以及它们的混合物。

7.如权利要求6所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：所述不饱和聚酯为常温条件下化学结构稳定的低分子量预聚体，且预聚体热固化反应温度在180-250℃之间。

8.如权利要求7所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：所述有机载体V2中所含有机溶剂为以下一种或多种：二乙二醇二丁醚、醇酯十二、二乙二醇丁醚醋酸酯；有机溶剂的在有机载体V2中的含量为50-70％。

9.如权利要求8所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：将有机载体V1所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢加热釜中，将加热釜进行密封，启动不锈钢加热釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为1000转/min；同时启动加热按钮，按照2℃/min的加热速度，将有机混合物加热到60℃，并保温45-60min；关闭加热，再搅拌冷却至室温备用。

10.如权利要求9所述的快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体，其特征在于：将有机载体V2所用的原料称量好并放置在带有高速剪切搅拌头的不锈钢釜中，将釜进行密封，启动不锈钢釜中的高速剪切搅拌头，使剪切速率为600转/min；室温混合60-120min备用。