CN111899913B - 一种n型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，所述宽窗口主栅浆料由两部分组成：一部分是有机部分，提供匹配各种绒面结构以及不同烘干工艺所需的膜层强度以及与基材间的强粘接力；一部分是无机部分，其宽烧结工艺窗口能够匹配多种不同温度的烧结工艺，使得其作用于N型电池烧结后得到较高的焊接拉力。

Description

一种N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料。
背景技术
晶硅太阳能电池是利用PN结在太阳照射下形成定向电子空穴来实现光电转化，其光电转化效率是其在产业化过程中重要指标，而N型晶硅电池相比P型电池效率更高，潜力更大，而且N型晶硅电池产业化已逐渐走向成熟。
但N型电池相比P型电池成本偏高，其中很大一部分来自N型电池正反两面需要同时印刷银浆；而分步印刷工艺(主栅副删分开印刷)可以很好的降低印刷浆料方面的成本，同时得到更高的电池转换效率，但考虑到N型电池正反两面的绒面差异、以及各电池厂家金属化工艺路线差异导致的多种烘干及烧结工艺温度，其主栅浆料需要有较宽烘干、烧结拉力窗口；
由于N型晶硅电池工艺上的特殊性，其正反两面绒面差异性较大，硅基材正面与P型硅绒面基本接近，而背面接近抛光状态，且各电池厂家烘干及烧结温度各有不同，这就要求其主栅浆料与基材有较强的粘接能力和膜层强度，较宽的烘干温度窗口及较宽的烧结工艺窗口；
综上所述，N型晶硅电池使用主副栅分离印刷不仅可以降低生产成本，而且可以得到更高的光电转换效率，但是传统的主栅浆料烘干及烧结窗口较窄，很难适应N型电池对主栅的要求，因此开发适用于N型电池的宽窗口主栅银浆极为重要。
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N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中，具体技术方案为：
由有机载体A和无机组合B组成。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有机载体A在N型电池专用主栅银浆中的质量分数为8％-15％，所述无机组合B在N型专用主栅银浆中的质量分数为85-92％。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有机载体A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。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述无机组合B组成包含以下成分：银粉、玻璃粉。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有机载体A中所使用有机树脂粘结剂包含以下成分：乙基纤维素、PVB、氢化松香酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂混合物。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述不饱和聚酯树脂和环氧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，双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或是两种及两种以上的混合物，起热固作用。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有机树脂粘结剂在有机载体A中含量为：乙基纤维素4.0-8.0％、PVB2.0-5.0％、氢化松香酯树脂0.5-2.0％、热固性树脂1.0-5.0％。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有机载体A中所使用触变剂为聚酰胺蜡，所述触变剂在有机载体A中的含量为2.0-5.0％。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述有载体A中所使用分散剂包含以下成分：ANS-TDO、卵磷脂；所述分散剂在有机载体A中含量为：ANS-TDO1.5-2.5％、卵磷脂1.5-3.0％；所述有机载体A所使用有机溶剂为以下一种或多种：丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、松油醇、醇脂十二、醇脂十六；所述有机溶剂在有机载体A中的含量为：丁基卡必醇醋酸酯25-30％、二乙二醇单乙醚醋酸酯15-25％、二乙二醇丁醚5-15％、二乙二醇二丁醚10％-20％、松油醇2-10％、醇脂十二2-10％、醇脂十六2-10％。
上述的N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其中：所述无机组合B所使用的银粉为高振实小粒径银粉，所述银粉在无机组合B中的含量为95-99％，所述玻璃在无机组合B中的含量为1.0-5.0％。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
本发明涉及一种N型电池用口烘干烧结宽窗主栅浆料，所述宽窗口主栅银浆有较宽的金属化工艺窗口，可以适应不同绒面结构、不同烘干及烧结温度，提供较强的膜层强度及较高的拉力，从而完美匹配N型电池多元化的工艺窗口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
下文描述了本专利一种N型电池用宽窗口烘干烧结的主栅浆料。
本发明不限于以下实施方案。
有机载体制作：
在具体实施方案中有机载体A原料配比为：乙基纤维素4-8.0％、PVB 2.0-5％、氢化松香酯树脂0.5-2.0％、不饱和聚酯树脂和环氧树脂混合物1.0-5.0％、聚酰胺蜡3.0％-5.0％、ANS-TDO 1.5-2.5％、卵磷脂1.5-3.0％、丁基卡必醇醋酸酯25-30％、二乙二醇单乙醚醋酸酯15-25％、二乙二醇丁醚5.0-15％、二乙二醇二丁醚10％-20％、松油醇2.0-10％、醇脂十二2.0-10％、醇脂十六2.0-10％。
将有机载体A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1100转/min；同时启动加热按钮，按照2.5℃/min的加热速度，将有机混合物加热到68℃，并保温60-90min；关闭加热，再搅拌冷却至室温备用。
主栅银浆：
在具体实施方案中将一定配比的银粉、玻璃粉、辅助剂等加入到有机载体A中，使用双行星重力混合机充分混合均匀，再将混合均匀的物料在三辊机上进行研磨；研磨间隙逐遍减小，保证最终成品主栅银浆的细度在5μm以内，细度由刮板细度计测得。所得主栅银浆粘度控制在50-90Kcps之间，粘度由Brookfield粘度计50rad/min条件下测得。
以下描述了N型电池印刷工艺制造太阳能电池电极的过程。
在具体实施方案中，电池电极的制造依循以下流程：主栅银浆的背面印刷→烘干→垂直背面主栅案加印背面副栅→烘干→主栅银浆的正面印刷→烘干→垂直正面主栅案加印正面副栅→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350-420mm/s，回墨速度700-900mm/s；丝印网版主栅为400目，网版总厚度为34μm；副栅为430目，开孔宽度28μm，网版总厚度为30μm。
烘干和烧结使用Despatch带式炉，带速为240IPM，烘干温度100-350℃，烧结峰值温度为870℃-960℃。
主栅银浆印刷和烘干后，银浆膜层与硅基板间的拉力以附着力为表征。需要说明的是，上述所说附着力只需满足在电池正反两面副栅银浆印刷时不出现脱落，而且烧结后拉力需能满足客户需求，另外在N型电池工艺中背面绒面较差，接近于抛光状态，对主栅膜层强度、拉力要求均高于正面。因此，本发明中附着力及拉力试验均选用N型电池背面主栅样本，附着力及膜层强度采用3M胶带610#型号的进行测试，具体方法为：将宽度为1cm的610#测试胶带粘贴在电池背面印刷并烘干后的主栅图形上，抹平并保持40S，反向180°快速剥离胶带，观察主栅膜层是否脱落。
主栅印刷后的银浆拉力的表征，用正反两面副栅印刷完成后，烧结后所得成品电池片，同样选择背面主栅，在360℃下将焊带与主栅电极焊接在一起，每条焊带焊接时间为10S，然后将焊有焊带的电池片固定在专业拉力测试机上，反向180°剥离焊带，剥离速度500mm/min，测得其拉力值。
实施例：
本发明通过下列实施例来说明，但并不局限于以下实施例。
参照组和实施例1至3。
N型电池主栅银浆由下列原材料制成。
银粉：球形，银粉Ag01：D(50)为1.8-2.0，银粉Ag02：D(50)为0.8-1.2。
玻璃粉：玻璃粉转变温度Tg为245-285℃。
有机载体：实施例有机载体里面含有PVB及热固树脂中的一种或两种，参照组里面不含有PVB和热固树脂，其所占比例由等量纤维素代替，详见表1。
烘干温度100℃-350℃。
表1
Figure BDA0002604280300000051
其中载体A1 A2 A3制作方法与载体A制作方法相同，参照组和实施例中“其他”物料种类和比例一致。参照组与实施例1至3浆料具体配方比例详见表2
表2
Figure BDA0002604280300000052
Figure BDA0002604280300000061
参照组1与实施例1至2
检验单独只添加PVB或单独添加热固树脂对主栅膜层强度的影响。
需要另外说明的是，表3中浆料膜层脱落情况测试结果由以下方法得出：将背面主栅印刷并烘干后硅片基板(统一使用硅片背面)等面积划分为3x3 9个方格，分别用拉力测试胶带测试其附着力，每个条件测试5片硅片，观察其膜层脱落情况，并统计其脱落比例。
表3
Figure BDA0002604280300000062
表3结果表明实施例1在低温烘干温度下膜层强度好于参照组，其烘干窗口优于参照组，但是还是需要一个较高的温度来实现好的主栅膜层强度；实施例2在280℃以下烘干温度下膜层强度明显好于参照组以及实施例1，但是在280℃时仍有脱落现象。
参照组与实施例3至4。
检验同时添加PVB与热固树脂对主栅浆料膜层强度的影响，另外检验银粉变化是否对主栅浆料烘干后膜层强度有影响。
表4
Figure BDA0002604280300000071
表4结果表明实施例3在同时添加PVB和热固树脂后，其低温烘干下膜层轻度明显高于参照组，烘干窗口明显优于参照组；实施例4实验结果显示银粉变换化对主栅烘干后膜层强度并无影响，主栅烘干后膜层强度主要由有机中PVB和热固树脂决定；
参照组与实施例5至6。
检查有机中PVB及热固树脂含量对主栅电极膜层强度及与基材附着力强度的关系,在一个实施例中PVB和热固树脂同时减少50％,而在另一个实施例中将PVB和热固树脂同时增加40％；其中PVB及热固树脂少用的部分由纤维素代替，多用的部分相应的减少纤维素用量,有机载体制作方法同载体A。
表5
Figure BDA0002604280300000081
表5结果显示减少PVB和热固树脂含量会导致主栅浆料烘干窗口变小，低温烘干下主栅膜层强度明显下降，而增加PVB和热固树脂含量时主栅浆料膜层强度并没有明显改变，说明其在标准配方(实施例3)中PVB及热固树脂用量比较合理。
参照例和实施例7至8
实施例7有机选用载体A，银粉需用Ag02，其他与参照例相同，检验宽窗口主栅浆料在不同烧结温度下的拉力稳定性；另外，为检验有机载体是否影响主栅浆料在不同烧结温度下的拉力稳定性，实施例8选用小粒径银粉Ag02，有机同参照组，选用载体A1,选用不同烧结温度，确认其拉力稳定性；
表6检验不同烧结温度下N型电池宽窗口主栅浆料的拉力稳定性：
Figure BDA0002604280300000082
Figure BDA0002604280300000091
需要另外说明的是，表6中主栅拉力测试测试结果由以下方法得出：选取烧结后电池片背面作为焊接面，参照组和实施例在同样360℃下将每个烧结条件下电池片各焊接5片电池，每片电池焊接5根主栅，然后使用标准拉力测试机测试拉力结果。
表6中测试结果显示实施例7在不同烧结温度下拉力稳定性明显优于参照样，烧结窗口明显优于参照组；另外，实施例8显示在此主栅配方中，有机载体并不影响主栅浆料的烧结后拉力稳定性，决定其主栅浆料烧结拉力稳定性的主要因素是小粒径银粉Ag02。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (1)

1.一种N型电池用烘干烧结宽窗口主栅浆料，其特征在于：由有机载体A和无机组合B组成；
所述有机载体A在N型电池专用主栅银浆中的质量分数为8％-15％，所述无机组合B在N型专用主栅银浆中的质量分数为85-92％；
所述有机载体A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；
所述无机组合B组成包含以下成分：银粉、玻璃粉；
所述有机载体A中所使用有机树脂粘结剂包含以下成分：乙基纤维素、PVB、氢化松香酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂混合物；
所述不饱和聚酯树脂和环氧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，双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或是两种及两种以上的混合物，起热固作用；
所述有机树脂粘结剂在有机载体A中含量为：乙基纤维素4.0-8.0％、PVB2.0-5.0％、氢化松香酯树脂0.5-2.0％、热固性树脂1.0-5.0％；
所述有机载体A中所使用触变剂为聚酰胺蜡，所述触变剂在有机载体A中的含量为2.0-5.0％；
所述有机 载体A中所使用分散剂包含以下成分：ANS-TDO、卵磷脂；所述分散剂在有机载体A中含量为：ANS-TDO 1.5-2.5％、卵磷脂1.5-3.0％；所述有机载体A所使用有机溶剂为以下一种或多种：丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、松油醇、醇脂十二、醇脂十六；所述有机溶剂在有机载体A中的含量为：丁基卡必醇醋酸酯25-30％、二乙二醇单乙醚醋酸酯15-25％、二乙二醇丁醚5-15％、二乙二醇二丁醚10％-20％、松油醇2-10％、醇脂十二2-10％、醇脂十六2-10％；
所述无机组合B所使用的银粉为高振实小粒径银粉，所述银粉在无机组合B中的含量为95-99％，所述玻璃在无机组合B中的含量为1.0-5.0％。
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Denomination of invention: A Dry Sintered Wide Window Main Grid Slurry for N-type Batteries

Effective date of registration: 20230914

Granted publication date: 20220712

Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch

Pledgor: SHANGHAI YINJIANG TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2023310000548

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