CN110136863B - 一种用于hit太阳能电池的低温导电银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆及其制备方法，本发明的HIT太阳能电池的低温导电银浆按照质量份数包括以下组分制备而成：片状银粉27～46份；球状银粉46～65份；热固性树脂1.5～3.5份；活性稀释剂0.5～1.5份；有机溶剂2～4份；固化剂0.65～0.75份；咪唑类固化促进剂0.05～0.15份；分散剂0.35～0.45份；触变剂0.01～0.6份；环氧增韧剂0～2.4份；离聚物0.5～1.5份；合计组成100份。本发明采用该配方制备得到的低温导电银浆可以和基材之间形成键合，对基材的润湿性较好，这样就提高了太阳能电池的填充因子，从而提高太阳能电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及高分子基导电材料领域，具体涉及一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆及其制备方法。
背景技术
HIT是HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer的缩写，意为本征薄膜异质结，因HIT已被日本三洋公司申请为注册商标，所以又被称为HJT或SHJ(SiliconHeterojunctionsolarcell)。该类型太阳能电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发，当时转换效率可达到14.5％(4mm2的电池)，后来在三洋公司的不断改进下，三洋HIT电池的转换效率于2015年已达到25.6％。
异质结太阳能电池表面有一层透明光学导电膜(TCO)，但是TCO膜的体积电阻率较大，为了更好的收集产生的电子，在TCO膜表面还会印刷导电胶浆料组成的栅线。由于异质结太阳能电池中含有非晶硅钝化层，因此不能耐受高温，所以不能使用常规太阳能电池片用的太阳能浆料，必须使用在低温下固化的低温固化浆料。目前使用的低温固化浆料主要为环氧基含银的低温浆料，为了降低浆料的体积电阻率其银粉添加量通常需要达到90％，这样就使低温浆料成本过高，不利于异质结太阳能电池的大规模推广。
中国专利CN108598190A提供了一种低密度HIT太阳能电池用低温银浆及其制备方法，该发明包括30～90％的低松装密度银粉、5～60％的树脂单体、0.1～10％的溶剂、以及0.1～5％的树脂单体固化的引发剂，该发明使用的是低松装密度银粉，其比表面积一半较大，因此浆料的固含会较低，会导致体电阻较大，导致电池性能不好；本发明所用的环氧树脂的韧性差，因此在固化时，树脂收缩会导致浆料不能与基材紧密接触，本发明选用的双酚F环氧树脂，其为刚性结构，韧性差，且耐热性差，因此在焊接时，可能会导致环氧树脂刚性结构遭到破坏；本发明的银粉粒径较大，不利于细栅线印刷。
中国专利CN109300574A公开了一种HIT太阳能电池用透明低温银浆及制备方法，该专利通过对纳米银线、树脂单体、溶剂和固化引发剂的选择，制备出高导电性的HIT太阳能电池用透明低温银浆。该发明使用纳米银线长度较长，不利于印刷，且所选用的树脂韧性差，因此在固化时，树脂收缩会导致浆料不能与基材紧密接触。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆及其制备方法。本发明的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆基于片状银粉、球状银粉、树脂、稀释剂、有机溶剂、固化剂、固化促进剂、分散剂和触变剂等组合制备出了具有较粘接性好、印刷性好、填充因子高、浸润性好、固化温度低的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆。
技术方案：本发明的目的是一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其创新点在于：所述的低温导电银浆按照质量份数包括以下组分制备而成：
在有的实施例中，所述片状银粉的中值粒径设置为2-6μm，所述片状银粉的振实密度大于5g/cm3，所述片状银粉烧损为0～0.05％。
在有的实施例中，所述球状银粉的中值粒径设置为0.5～0.8μm，所述球状银粉的振实密度大于4g/cm3。
在有的实施例中，所述热固性树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或者几种混合。
本发明的实施例中，其中热固性树脂为酚醛环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中的一种。
在有的实施例中，所述活性稀释剂选自缩水甘油胺环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚中的的一种或者几种混合。
本发明的实施例中，其中活性稀释剂优选为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。
在有的实施例中，所述固化剂选自双氰胺、六氢甲基苯酐、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三甲基六亚甲基二胺、氨乙基呱嗪、二氨基二苯基砜、戊二酸酐、均苯四甲酸酐、烷基醇胺和二氰乙基乙二胺中的一种或者几种混合。
本发明的实施例中，其中固化剂优选为六氢甲基苯酐、三甲基六亚甲基二胺和氨乙基呱嗪中的一种。
在有的实施例中，所述咪唑类固化促进剂选自2-乙基-4甲基咪唑和2-十一烷基咪唑中的一种。
在有的实施例中，所述有机溶剂选自所述有机溶剂选自二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇二丁醚、松油醇、柠檬酸三丁酯、丁基卡必醇醋酸酯、甲苯、二甲苯、己二酸二甲酯、乙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、N-甲基吡咯烷酮、三羟甲基丙烯酸酯、异佛尔酮、四氢呋喃、邻苯二甲酸二丁酯和环己酮中的一种或者几种混合。
本发明的实施例中，其中有机溶剂优选为二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇二丁醚中的一种或者两种混合。
在有的实施例中，所述触变剂选自改性氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的一种或者两种混合。
在有的实施例中，所述低温导电银浆的制备方法包括以下步骤：
S1：按照比例所述将热固性树脂浸泡在所述有机溶剂中，加热至50～80℃，保温0.5～3h，得到第一有机混合物；
S2：按照比例将所述触变剂浸泡至有所述机溶剂中，加热至5～45℃，保温并搅拌1～2h，得到第二有机混合物；
S3：常温下依次将S1中得到的所述第一有机混合物、S2中得到的所述第二有机混合物、所述分散剂、所述有机溶剂、所述咪唑类固化剂、所述环氧增韧剂、所述活性稀释剂、所述离聚物和所述固化促进剂按既定配比混合得到第三有机组合物；
S4：最后将所述片状银粉和所述球状银粉加入到S3中制备得到的第三有机组合物，混匀、研磨得到低温导电银浆。
有益效果：本发明的具体优势如下：
(1)本发明的一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，采用分子量较大的树脂择酚醛环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂等，使该导电银浆具有较好的柔韧性，且异氰酸酯改性环氧树脂可以改善浆料的抗老性，同时在该配方中还选用了分子量较少的环氧活性稀释剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，从而提高浆料对基材的润湿性，其中酚醛环氧树脂和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚配合使用不仅有利于提高浆料固化后的焊接应力的同时也保证了浆料对基材的润湿性，有利于银粉与基材的接触。
(2)本发明的一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆选用选用小分子的活性稀释剂和离聚物，使该方法制备得到的浆料可以在基材之间形成键合，从而使填充因子高，提高光电转化效率。
附图说明
图1为本发明的一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆印刷与HIT太阳能电池上的SEM电镜图；
图2为对比例的一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆印刷与HIT太阳能电池上的SEM电镜图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，所述的低温导电银浆按照质量百分比由以下组分制备而成：
按照上述配方将2％的酚醛环氧树脂浸泡至1％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至65℃，保温2h，得到第一有机混合物；
按照比例将0.4％的分散剂浸泡至1％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至25℃，保温并搅拌1.5h，得到第二有机混合物；
常温下依次将S1中得到的第一有机混合物、S2中得到的第二有机混合物、0.3％的改性氢化蓖麻油、2％的二乙二醇丁醚醋酸酯、0.7％的六氢甲基苯酐、1％的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1％的离聚物和0.1％的2-乙基-4甲基咪唑按混合得到第三有机组合物；
最后将27.6％的粒径为4μm、振实密度为5.5g/cm2以及烧损为0.05％的片状银粉，62.9％的粒径为0.65μm、振实密度为4.5g/cm2的球状银粉加入到S3中制备得到的第三有机组合物，混匀、研磨得到本发明的低温导电银浆，当粘度计的转速在10rpm时，检测该HIT太阳能电池的低温导电银浆的粘度为30Pa·S。
实施例2
一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述的低温导电银浆按照质量百分比由以下组分制备而成：
按照上述配方将3％的有机硅改性环氧树脂浸泡至0.83％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至50℃，保温3h，得到第一有机混合物；
按照比例将0.4％的分散剂浸泡至1％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至5℃，保温并搅拌3h，得到第二有机混合物；
常温下依次将S1中得到的第一有机混合物、S2中得到的第二有机混合物、0.507％的聚酰胺蜡、1.5％的二乙二醇二丁醚、0.7％的三甲基六亚甲基二胺、1％的离聚物、1％的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1.363％的环氧增韧剂和0.1％的2-十一烷基咪唑按混合得到第三有机组合物；
最后将27.6％的粒径为6μm、振实密度为6g/cm2以及烧损为0.02％的片状银粉，60％的粒径为0.5μm、振实密度为5g/cm2的球状银粉加入到S3中制备得到的第三有机组合物，混匀、研磨得到本发明的低温导电银浆，当粘度计的转速在10rpm时，检测该HIT太阳能电池的低温导电银浆的粘度为45Pa·S。
实施例3
一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述的低温导电银浆按照质量百分比由以下组分制备而成：
按照上述配方将2％的聚氨酯改性环氧树脂浸泡至0.33％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至80℃，保温1h，得到第一有机混合物；
按照比例将0.4％的分散剂浸泡至1％的二乙二醇丁醚醋酸酯中，加热至45℃，保温并搅拌1h，得到第二有机混合物；
常温下依次将S1中得到的第一有机混合物、S2中得到的第二有机混合物、0.107％的聚酰胺蜡、1％的二乙二醇二丁醚、0.7％的氨乙基呱嗪、1％的离聚物、2.363％的环氧增韧剂、1％的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和0.1％的2-十一烷基咪唑混合得到第三有机组合物；
最后将46％的粒径为2μm、振实密度为8g/cm2以及烧损为0.01％的片状银粉，44％的粒径为0.8μm、振实密度为6g/cm2的球状银粉加入到S3中制备得到的第三有机组合物，混匀、研磨得到本发明的低温导电银浆，当粘度计的转速在10rpm时，检测该HIT太阳能电池的低温导电银浆的粘度为60Pa·S。
对比例
本对比例的的HIT太阳能电池用透明低温银浆的制备方法为精确称量40克乙酸乙酯和500克纳米银线并充分混合至形成透明溶液，其中纳米银线的平均直径为8nm，长度为50μm，在搅拌的条件下继续添加170克甲基丙烯酸正丁酯，在室温下搅拌30分钟确保纳米银线在甲基丙烯酸正丁酯中分散均匀后添加1.9克过氧化苯甲酰再搅拌分散1小时，低压脱泡得到HIT太阳能电池用低温银浆。
分别取等量的实施例1～3和对比例中的低温导电银浆，将浆料印刷在太阳能电池的硅片上，经烘干、烧结制得HIT太阳能电池，结果如表1所示：
表1
由表1可以知道，本发明制备得到的银浆，转换效率为24.63～24.89％，本发明方法得到的银铝浆可以在200℃左右固化，可以制备高效率的HIT太阳能电池。本发明如图1所示的银浆与图2制备得到的对比例的银浆比，本发明的银浆表面致密度更高且与基材基础跟紧密。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述的低温导电银浆按照质量份数包括以下组分制备而成：
合计组成100份；
所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照比例将所述热固性树脂浸泡在部分所述有机溶剂中，加热至50～80℃，保温0.5～3h，得到第一有机混合物；
S2：按照比例将所述触变剂浸泡至部分所述有机溶剂中，加热至5～45℃，保温并搅拌1～2h，得到第二有机混合物；
S3：常温下依次将S1中得到的所述第一有机混合物、S2中得到的所述第二有机混合物、所述分散剂、剩余的所述有机溶剂、所述咪唑类固化促进剂、所述环氧增韧剂、所述活性稀释剂、所述离聚物和所述固化剂按既定配比混合得到第三有机组合物；
S4：最后将所述片状银粉和所述球状银粉加入到S3中制备得到的第三有机组合物，混匀、研磨得到低温导电银浆。
2.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述片状银粉的中值粒径设置为2～6μm，所述片状银粉的振实密度大于5g/cm3，所述片状银粉烧损为0～0.05％。
3.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述球状银粉的中值粒径设置为0.5～0.8μm，所述球状银粉的振实密度大于4g/cm3。
4.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述热固性树脂为酚醛环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。
6.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述固化剂为选自六氢甲基苯酐、三甲基六亚甲基二胺和氨乙基呱嗪中的一种。
7.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述咪唑类固化促进剂选自2-乙基-4甲基咪唑和2-十一烷基咪唑中的一种。
8.根据权利要求1所述的用于HIT太阳能电池的低温导电银浆，其特征在于：所述有机溶剂选自二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇二丁醚中的一种或者两种混合。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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