CN111268915B - 一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉B按0.85:0.15的比例混合制成，其中：玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O340‑50％、TeO245‑50％、SiO21‑2.5％、WO31‑3％、La2O30.2‑0.5％、Sr2O30.2‑0.5％、P2O50‑5％、Ag2O 0‑3％、CuO 0‑0.8％；玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O365‑80％、SiO23‑8％、Al2O32‑5％、CeO22‑6％、ZnO 3‑10％、MoO30‑3％、H3BO310‑20％；本发明所提供的玻璃粉制备银浆大大降低Rs串阻，提升了电池片的光电转化效率，稳定的双组分玻璃粉生产工艺和配方，可提升正面银浆的稳定性。

Description

一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉。
背景技术
作为太阳能电池片的重要原材料之一的正面银浆，主要由起导电作用的银粉、适合丝网印刷技术的有机载体、热处理后起烧透减反层和烧结作用的无机载粘合剂玻璃粉混合而成；其中，无机相玻璃粉主要是有氧化物粉末（比如BiO3、SiO2、B2O3等）组成，占浆料的2%-5%；虽然玻璃粉占比较少，但它是影响电阻、表面刻蚀和电池片电性能的重要影响因素。国内外研发人员对玻璃粉的研究没有超细银粉如此成熟，一些较优的配方的报道非常少。
甘卫平等在文献“晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的研制”公布了一种低串阻的适合单晶硅太阳能片的玻璃粉配方，65%PbO、17%SiO2、4%B2O3、6%Al2O3、7%Bi2O3、0.8%Sb2O5、0.2%NH4NO3,其光电转化效率达17.72%。
申请号为CN102126829A,专利名称为“一种无铅玻璃粉及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆料制造的晶硅太阳能电池”,其公布了一种无铅玻璃粉，各组分重量百分比含量为 SiO220~30%、 B2O3 2~15%、Bi2O3 40~70%、ZnO1~10%、Al2O3 1~10%和BaO1~5%。在单晶硅电池片上的光电转换效率高达17.5%以上；
申请号为CNCN20171055918.6，专利名一种适用于晶硅电池正面银浆用的双组分无铅玻璃粉；Q其公布了一种双组分无铅玻璃粉，包括玻璃粉B和玻璃粉M，玻璃粉B的重量占比为60-90%，玻璃粉M的重量占比为10-40%；所述玻璃粉B的配方包括：Bi2O325-50%、TeO230-45%、SiO21-5%、WO35-15%、Nb2O51-5%、Sr2CO32-7%、P2O50-6%；所述玻璃粉M的配方包括：Bi2O360-80%、H3BO315-25%、ZnO0.1-4%、Al2O30-3%、CeO22-8%、MoO30.1-5%、Y2O35-10%。其在多晶上的光电转化效率达18.8%以上。
但现有技术提供的玻璃粉还存在电池片的光电转化效率低、正面银浆稳定性低的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉。本发明弥补了现有玻璃粉存在的电池片的光电转化效率低、正面银浆稳定性低的缺陷。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉B按一定比例混合制成;
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 40-50%、TeO2 45-50%、SiO2 1-2.5%、WO3 1-3%、La2O3 0.2-0.5%、Sr2O3 0.2-0.5%、P2O5 0-5%、Ag2O 0-3%、CuO 0-0.8%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 65-80%、SiO2 3-8%、Al2O3 2-5%、CeO2 2-6%、ZnO 3-10%、MoO3 0-3%、H3BO3 10-20%。
优选的，玻璃粉A和玻璃粉 B混合比例为0.85:0.15。
玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷、氧化银、氧化铜按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1000-1020℃，并保温80-100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80-100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2-0.4μm、D50=1.4-1.8μm、D100＜6μm。
玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、三氧化钼、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至一定温度，并保温100-120min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80-100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2-0.4μm、D50=1.4-1.8μm、D100＜6μm。
优选的，玻璃粉A与玻璃粉B按照0.85:0.15的比例混合，即得目标产物。
优选的，马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1020-1080℃。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
（1）采用两组分不同的玻璃化温度的玻璃粉搭配使用，避免各组分的不足，使其在高温过程中可以很好的穿透（腐蚀）晶体硅电池正面的SiNx层，从而使银膜层与硅基材形成良好的接触，从而大大降低Rs串阻，提升了电池片的光电转化效率；
（2）固定（85%:15%）配比的双组分玻璃粉，其各组分内的玻璃粉有可调范围，同时组分内的各原料的比重在可调范围内的波动，其双组分的玻璃粉的性能不会出现明显的变差，都会处于设计范围内，其可明显降低批量生产的难度；
（3）稳定的双组分玻璃粉生产工艺和配方，可提升正面银浆的稳定性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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：
一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉和B按0.85:0.15的比例混合制成；
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 40%、TeO2 50%、SiO2 2.5%、WO31%、La2O3 0.2%、Sr2O3 0.5%、P2O5 2%、Ag2O 3%、CuO 0.8%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 70%、SiO2 8%、Al2O3 2%、CeO22%、ZnO 5%、MoO3 3%、H3BO3 10%。
玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷、氧化银、氧化铜按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1000℃，并保温100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.4μm、D50=1.4μm、D100＜6μm。
玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、三氧化钼、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1080℃，并保温100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2μm、D50=1.8μm、D100＜6μm。
实施例2：
一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉和B按0.85:0.15的比例混合制成；
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 50%、TeO2 45%、SiO2 1%、WO33%、La2O30.5%、Sr2O3 0.2%、P2O5 0.3%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 70%、SiO2 3%、Al2O3 2%、CeO22%、ZnO 3%、H3BO3 20%。
玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1020℃，并保温80min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2μm、D50=1.8μm、D100＜6μm。
玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1020℃，并保温120min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.4μm、D50=1.4μm、D100＜6μm。
实施例3：
一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉和B按0.85:0.15的比例混合制成；
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 41%、TeO2 45%、SiO2 2%、WO3 3%、La2O3 0.5%、Sr2O3 0.5%、P2O5 5%、Ag2O 2.5%、CuO 0.5%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O380%、SiO2 3%、Al2O3 2%、CeO2 2%、ZnO 3%、H3BO3 10%。
玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷、氧化银、氧化铜按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1010℃，并保温90min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在90μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.3μm、D50=1.5μm、D100＜6μm。
玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、三氧化钼、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1050℃，并保温110min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在90μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2μm、D50=1.5μm、D100＜6μm。
实施例4：
一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉和B按0.85:0.15的比例混合制成；
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 45%、TeO2 46%、SiO2 2%、WO31.6%、La2O3 0.4%、Sr2O3 0.3%、P2O5 3%、Ag2O 1%、CuO 0.7%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 65%、SiO2 3%、Al2O35%、CeO2 6%、ZnO 10%、MoO3 1%、H3BO3 10%。
玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷、氧化银、氧化铜按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1020℃，并保温100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.4μm、D50=1.8μm、D100＜6μm。
玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
（1）原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、三氧化钼、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
（2）原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
（3）玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1080℃，并保温100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
（4）玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
（5）玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
（6）球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2μm、D50=1.4μm、D100＜6μm。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
测试数据
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，测试方法：按照太阳能正面银浆的生产工艺（配料→搅拌→研磨→粘度调试→过滤）制备银浆，然后通过丝网印刷的方式印刷至多晶硅片上，高温烧结进行性能测试；
电性能测试：采用Berger测试机测试；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，其特征在于，该双组分高接触玻璃粉由玻璃粉A和玻璃粉B按一定比例混合制成；
其中，玻璃粉A由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 40-50%、TeO2 46-50%、SiO2 1-2.5%、WO3 1-3%、La2O3 0.2-0.5%、Sr2O3 0.2-0.5%、P2O5 0-5%、Ag2O 0-3%、CuO 0-0.8%；
其中，玻璃粉B由如下百分含量的原料制成：Bi2O3 65-70%、SiO2 3-8%、Al2O3 2-5%、CeO2 2-6%、ZnO 5-10%、MoO3 0-3%、H3BO3 10-20%；
玻璃粉A和玻璃粉 B混合比例为0.85:0.15。
2.根据权利要求1所述的太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，其特征在于，玻璃粉A的制备方法包括如下几个步骤：
原料称重：将分析纯级别的三氧化二铋、二氧化碲、二氧化硅、三氧化钨、三氧化二镧、三氧化二锶、五氧化二磷、氧化银、氧化铜按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中，按照10℃/min的温度升温至1000-1020℃，并保温80-100min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80-100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2-0.4μm、D50=1.4-1.8μm、D100＜6μm。
3.一种根据权利要求1所述的太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，其特征在于，玻璃粉B的制备方法包括如下几个步骤：
原料称重：将分析纯级的三氧化二铋、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化锌、三氧化钼、硼酸按一定的配比在精密电子天平称量，并混合均匀；
原料研磨和混合：将称重好的原料置于研磨机研磨，然后置于混料机中混合；
玻璃溶制：将混合料装入到纯度为99.9%的刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中按照10℃/min的温度升温至一定温度，并保温100-120min，使坩埚内的混合料充分熔融反应；
玻璃溶体淬火：将溶制好的玻璃液体置于高速旋转的双辊机上淬火，淬火介质为去离子水，使其轧制为玻璃片；
玻璃片粉碎：将玻璃片使用行星球磨机进行初级粉碎，转速为300转/min，球磨时间2h，要求玻璃粉粒径在80-100μm范围内，并将球磨好的玻璃粉进行烘干；
球磨粉的研磨及分级：烘干的玻璃粉通过高速气流磨进行粉碎和分级，要求玻璃粉的粒径范围达到D10=0.2-0.4μm、D50=1.4-1.8μm、D100＜6μm。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，其特征在于，将玻璃粉A与玻璃粉B按照0.85:0.15的比例混合，即得目标产物。
5.根据权利要求3所述的太阳能正面银浆用双组分高接触玻璃粉，其特征在于，马弗炉中按照10℃/min的温度升温至1020-1080℃。
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