CN113035408A - 太阳能电池栅线浆料及其制备方法，太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池栅线浆料，包含有65％～94％的导电填料、0.5％～15％的聚合物树脂、0.1％～10％的固化剂、5.0％～25％的溶剂和0.4％～10％的助剂；所述助剂选自：固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种。本发明太阳能电池栅线浆料中导电填充因子含量高，印制的栅线与电池接触电阻小，线宽窄，高宽比高的栅线，有效避免了太阳能电池有效吸光面积的减少，从而提高电池的效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池栅线浆料及其制备方法，一种太阳能电池。
背景技术
近年来，新能源技术纷纷涌现，如核能、风能、太阳能、潮汐能、及生物能等诸多类型，其中，太阳能是一种干净且蕴藏丰富，取之不尽的能源形式。随着科技进步，多种高效太阳能电池都已取得商业化应用，包括薄膜太阳能电池和晶硅太阳能电池。目前晶硅太阳能电池已成为太阳能产业的主流，其中，包括晶硅PERC、TOPCon、IBC、高效异质结等等。
目前，n-型硅高效异质结电池的实验室效率已经达到26.6％，在产线上的效率也已经达到23％。两者均高于现在的主流电池PERC，并且n-型异质结电池没有p-型硅PERC电池的光致衰减等缺点，因此具有更好的长期使用稳定性。另外，高效异质结电池生产过程中不需要高温，这意味着电池的生产成本会显著低于其他传统太阳能电池。降本提效是加速高效异质结电池大规模量产的有效途径之一。电池表面金属化的质量高低决定着晶体硅吸收太阳能生成的电子是否能够被高效地收集、导出、并入电网。因此异质结电池表面金属化在电池制备过程中起到至关重要，直接决定着电池效率。
目前，高质量的异质结电池表面金属化工艺仍然是有待突破的技术难点。具体而言，现在产线上使用的金属化技术仍存在下面一些问题：1.丝网印刷的银线宽度较宽，导致低的有效吸光面积；2.栅线高宽比较低，导致线电阻较高；3.印刷过程中溶剂溢出显著，增大遮光面积；4.银线边缘浆料溢出现象明显，减少吸光面积；5.低温烧结后栅线电阻率高，导致电池的填充因子较低；6.银栅线与ITO表面接触电阻高等等。这些问题严重制约着异质结电池效率的进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池栅线浆料，旨在解决现有太阳能电池栅线浆料具有宽线宽，低高宽比，且栅线边缘浆料溢出严重等技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池栅线浆料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种太阳能电池。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能电池栅线浆料，以所述太阳能电池栅线浆料的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述助剂选自：固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种。
优选地，所述导电填料选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的金属粉末。
优选地，所述聚合物树脂选自：环氧当量为100-350的热固性环氧树脂。
优选地，所述固化剂选自：碱性固化剂、酸性固化剂、合成树脂类固化剂中的至少一种。
所述溶剂包含如下结构通式I和/或II中的至少一种化合物，
优选地，所述固化促进剂选自：胺类固化促进剂、酸类固化促进剂、季铵盐类固化促进剂中的至少一种。
优选地，所述醇酸二酯类助剂的结构通式为：
其中，R2选自：直链脂肪烃基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种；R1和R3分别独立地选自：直链脂肪烷基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种。
优选地，所述含硅助剂选自：六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、1,1,2,2-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、1,1,1,3,5,5,-七甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、聚甲基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三烯丙氧基硅烷、二氧化硅中的至少一种。
优选地，所述金属粉末选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的银粉。
优选地，所述热固性环氧树脂选自：缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的至少一种。
优选地，所述醇酸二酯类助剂选自：乙二醇二甲酸酯、乙二醇乙酸酯丙酸酯、二乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丁酸酯、丙二醇二乙酸酯、己二醇二醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丁二醇二醋酸酯、己二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、戊二酸二乙酯、已二酸二甲酯、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二环己酯、和邻苯二甲酸丁苄酯中的至少一种。
优选地，所述热固性环氧树脂选自：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂中的至少一种。
优选地，所述碱性固化剂选自：脂肪族多胺类固化剂、脂环族多胺类固化剂、芳香族类多胺类固化剂中的至少一种。
优选地，所述酸性固化剂选自：有机酸类固化剂、酸酐类固化剂、路易斯酸类固化剂中的至少一种。
优选地，所述合成树脂类固化剂选自：数均分子量为300-12000的聚酰胺、聚酯树脂、糠醛树脂、三聚氰胺树脂中的至少一种。
优选地，所述溶剂的结构通式中，n1和n2分别独立地为2～6的整数。
优选地，所述芳香基选自：苯基、取代苯基、萘基、取代萘基、蒽基、取代蒽基中的至少一种。
优选地，所述溶剂选自：戊醇、戊二醇、新戊二醇、正己醇、甲基戊醇、庚醇、庚二醇、辛醇、辛二醇、环戊醇、环戊二醇、环戊甲醇、环戊乙醇、环戊丙醇、环己醇、环己二醇、环己烷甲醇、环己烷乙醇、环己烷丙醇、环己烷丁醇、甲基环己烯基丁醇、环庚醇、(羟甲基)环庚烷、松油醇、苯甲醇、苯乙醇、苯丙醇、甲基苯甲醇、2-甲基-4-苯基-2-丁醇、1-苯基-1-癸醇、二甲基苯乙基甲醇、邻甲基苯乙醇、邻甲氧基苯丙醇、对羟基苯乙醇、萘甲醇、1-萘甲醇、2-萘甲醇、萘乙醇、1-萘乙醇、2-萘乙醇、蒽甲醇、9-蒽甲醇、1-甲基-(9-蒽基)乙醇中的至少一种。
相应地，一种上述的太阳能电池栅线浆料的制备方法，包括以下步骤：
获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料；
将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料。
优选地，获取所述混合浆料的步骤包括：分别获取聚合物树脂的溶液体系以及固化剂与助剂的溶液体系，将所述聚合物树脂的溶液体系和所述固化剂与助剂的溶液体系混合后，分批次添加导电填料，混合处理得到混合浆料。
优选地，所述聚合物树脂的溶液体系中，聚合物树脂与溶剂的质量比为(1～5)：(1～10)。
优选地，所述固化剂与助剂的溶液体系中，固化剂和助剂的总质量与所述溶剂的质量比为1：(6～100)。
优选地，所述太阳能电池栅线浆料的细度小于等于8微米。
相应地，一种太阳能电池，所述太阳能电池包含有上述的太阳能电池栅线浆料或者上述的方法制备的太阳能电池栅线浆料制备的栅线。
本发明提供的太阳能电池栅线浆料，包含有65％～94％的导电填料、0.5％～15％的聚合物树脂、0.1％～10％的固化剂、5.0％～25％的溶剂和0.4％～10％的助剂。一方面，通过对导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶剂及助剂等各组分及含量的优化，使栅线浆料中导电填充因子含量高，降低电池的接触电阻，栅线电阻率可以降至4μΩ·cm，从而提高电池光电转化效率。另一方面，通过固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种助剂与导电填料、聚合物树脂、固化剂等组分之间的相互作用力在栅线浆料内部形成内聚力，有效控制了栅线浆料在丝网印刷过程中溶剂的析出以及浆料的外溢，印制得到线宽窄，高宽比高的栅线，避免了成品电池有效吸光面积的减少，进一步提高电池的效率。
本发明太阳能电池栅线浆料的制备方法，通过获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料，然后将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料，即可得到上述导电填充因子含量高，与电池接触电阻小的栅线浆料，并且该浆料组分之间的相互作用力在栅线浆料内部形成内聚力，有效控制了栅线浆料在丝网印刷过程中溶剂的析出以及浆料的外溢，使印制的栅线线宽窄，高宽比高，避免了成品电池有效吸光面积的减少，提高电池的效率。本发明提供的太阳能电池栅线浆料的制备方法，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用。
本发明提供的太阳能电池，由于包含有上述导电填充因子含量高，与电池接触电阻小，线宽窄，高宽比高的栅线，有效避免了太阳能电池有效吸光面积的减少，从而提高电池的效率。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图2是本发明实施例2提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图3是本发明实施例3提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图4是本发明实施例4提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图5是本发明对比例1提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图6是本发明对比例2提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
图7是本发明对比例3提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线形貌图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种太阳能电池栅线浆料，以所述太阳能电池栅线浆料的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述助剂选自：固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种。
本发明实施例提供的太阳能电池栅线浆料，包含有65％～94％的导电填料、0.5％～15％的聚合物树脂、0.1％～10％的固化剂、5.0％～25％的溶剂和0.4％～10％的助剂。一方面，通过对导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶剂及助剂等各组分及含量的优化，使栅线浆料中导电填充因子含量高，降低电池的接触电阻，栅线电阻率可以降至4μΩ·cm，从而提高电池光电转化效率。另一方面，通过固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种助剂与导电填料、聚合物树脂、固化剂等组分之间的相互作用力在栅线浆料内部形成内聚力，有效控制了栅线浆料在丝网印刷过程中溶剂的析出以及浆料的外溢，印制得到线宽窄，高宽比高的栅线，避免了成品电池有效吸光面积的减少，进一步提高电池的效率。
在一些实施例中，本申请太阳能电池栅线浆料中所述导电填料选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的金属粉末。在进一步实施例中，所述导电填料选自平均粒径为0.1微米～1.5微米的金属粉末。若金属粉末的粒径过小，浆料中需要大量的聚合物树脂作为有机载体，否则使用过程中导电浆料的黏附力达不到要求。如果添加大量的聚合物树脂有机载体，在烧结后，体系中的金属体积百分比含量就会降低，进而提高了烧结后的栅线体积电阻率，影响电池效率。反之，如果金属粉末的粒径过大，浆料要求长时间高温才能烧结，长时间高温烧结将导致高效异质结等太阳能电池因结构破坏而致的效率降低。在一些具体实施例中，所述金属粉末选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的银粉，银粉具有优异的导电性能，电阻小，且环境稳定性好。
具体地，本申请太阳能电池栅线浆料中助剂选自固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种，这些助剂能够与体系中的导电填料、聚合物树脂、固化剂等组分之间通过官能团形成的氢键、偶极相互作用等化学作用力或分子间的静电作用力、范德华力等物理作用力，使栅线浆料内形成内聚力，有效的防止浆料在丝网印刷过程中溶剂析出、浆料外溢等现象，提高电池有效吸光面积，从而提高电池效率。
在一些实施例中，所述固化促进剂选自：胺类固化促进剂、酸类固化促进剂、季铵盐类固化促进剂中的至少一种。在一些具体实施例中，胺类固化促进剂包括但不限于脂肪族胺类、脂环族胺类、芳香族胺类、叔胺类、咪唑类等，如：叔胺、甲基二乙醇胺、胺基苯酚中的至少一种；酸类固化促进剂包括但不限于水杨酸、路易斯酸类等。本发明实施例采用的这些固化促进剂能够进一步加速树脂的固化速率，降低固化温度，缩短固化时间，从而不但有效提高的浆料的印制栅线效率，而且有利于进一步降低浆料和溶剂外溢的可能性。
在一些实施例中，所述醇酸二酯类助剂的结构通式为：
其中，R2选自：直链脂肪烃基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种；R1和R3分别独立地选自：直链脂肪烷基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种。在一些具体实施例中，R2选自碳原子数为2～8的直链脂肪烃基。在另一具体实施例中，R2选自结构式为
的烷氧基，其中，n为1～5，m为1～8。本发明实施例采用的醇酸二酯类助剂可以是液态的，也可以是在本发明溶剂中具有较好溶解性的固态，且在常温下不会有固体析出。
在一些具体实施例中，所述醇酸二酯类助剂选自：乙二醇二甲酸酯、乙二醇乙酸酯丙酸酯、二乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丁酸酯、丙二醇二乙酸酯、己二醇二醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丁二醇二醋酸酯、己二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、戊二酸二乙酯、已二酸二甲酯、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二环己酯、和邻苯二甲酸丁苄酯中的至少一种。本发明实施例采用的这些醇酸二酯类助剂，均能够在栅线浆料中与导电填料、聚合物树脂、固化剂及溶剂形成稳定地分散体系，并且相互之间形成具有饱和性及方向性物理及化学相互作用。进而提高整个浆料体系的内聚力，达到在印刷过程中抑制溶剂和浆料溢出的目的。
本发明实施例采用的含硅助剂可表示为
包含有机硅助剂和无机硅助剂，具有提高浆料印刷栅线的高宽比的作用。在一些实施例中，所述含硅助剂选自：六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、1,1,2,2-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、1,1,1,3,5,5,-七甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、聚甲基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三烯丙氧基硅烷、二氧化硅中的至少一种。
在一些实施例中，所述聚合物树脂选自环氧当量为100-350的热固性环氧树脂。本发明实施例栅线浆料中聚合物树脂，不但作为浆料的载体，而且起到浆料粘接剂的作用，提高印刷栅线与电池电极的结合稳定性，从而提高电池的稳定性和安全性。环氧当量为100-350的多官能度热固性环氧树脂，与固化剂作用效果更好，固化后通过多官能度进行分子间交联，形成的网状结构具有刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好等特性，从而提高了浆料栅线固化后的稳定性。
在一些实施例中，所述热固性环氧树脂选自：缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的至少一种。在一些具体实施例中，双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂中的至少一种。本发明实施例采用的这些热固性环氧树脂，一方面，具有优异的黏附力，栅线浆料中仅添加0.5％～15％的聚合物树脂即可使印制的栅线牢固的附着在电池电极上，提供浆料中导电填料的含量，从而可有效降低浆料与电池的接触电阻，提高电池效率；另一方面，这些热固性环氧树脂耐热性高，受压不易变形，稳定性好，从而提高印制栅线的稳定性，以及电池的稳定性和安全性。
在一些实施例中，所述固化剂选自：碱性固化剂、酸性固化剂、合成树脂类固化剂中的至少一种。本发明实施例采用的这些固化剂均可以与热固性环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，将导电填料均匀地包络在网状体之中，形成坚韧的立体型固体，从而使通过浆料印制的栅线牢固的结合在电池电极表面，提高栅线的稳定性，同时避免栅线浆料在印制、固化过程中溶剂和浆料外溢，提高印制栅线的高宽比，降低线宽。
在一些具体实施例中，所述碱性固化剂包括但不限于：脂肪族多胺类固化剂、脂环族多胺类固化剂、芳香族类多胺类固化剂中的至少一种，其中，胺类固化剂包括叔胺类固化剂、咪唑类固化剂等。在一些具体实施例中，所述碱性固化剂包括但不限于各类有机胺(含叔胺)如：乙二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺、四乙基五胺、一氰乙基乙二胺、氰乙基化二甲苯二胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、乙醇胺、三乙醇胺、β-羟乙基己二胺、四甲基胍、N,N’-二甲基哌嗪、苄基二甲胺、异佛尔酮二胺、N-氨基乙基哌嗪、六氢吡啶、二(4-氨基环己基)甲烷、二氨基二苯基甲烷、m-对苯二胺、二胺基二苯基砜、间氨基甲胺、联苯胺、4-氯邻苯二胺、苯二甲胺三聚体、双苄胺基醚、癸二酸二酰肼、双氰胺及改性双氰胺等。以及胺类化合物的各类改性化合物，例如与环氧基加成产物，与麦克尔(Michael)双键加成产物，酚醛改性产物，与硫脲缩合反应产物，与羰基化合物反应生成的酮亚胺类化合物等等。在一些具体实施例中，所述咪唑类固化剂包括但不限于：1-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、偏苯三酸1-氰乙基-2-十一烷基咪唑盐、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基盐酸盐等。
在一些具体实施例中，所述酸性固化剂包括但不限于：有机酸类固化剂、酸酐类固化剂、路易斯酸类固化剂中的至少一种。在一些具体实施例中，所述酸性固化剂包括但不限于常见有机酸和路易斯酸，例如：顺丁烯二酸、邻苯二甲酸、十二烯基琥珀酸、六氢苯二甲酸、纳迪克酸、聚壬二酸、三氯化铝、三氯化硼、三氟化硼等。以及各类酸酐、路易斯酸、有机胺、含氮化合物、双氰胺等形成的络合物，如：马来酸酐、三氟化硼-胺络合物、硼酸酯类化合物等。
在一些具体实施例中，所述合成树脂类固化剂包括但不限于：数均分子量为300-12000的聚酰胺、聚酯树脂、糠醛树脂、三聚氰胺树脂中的至少一种。在一些具体实施例中，所述合成树脂类固化剂包括但不限于苯胺甲醛树脂、苯酚甲醛树脂、线性酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。
在一些实施例中，所述溶剂包含如下结构通式I和/或II中的至少一种化合物：
在一些具体实施例中，本发明实施例太阳能电池栅线浆料可印制宽度为50微米，高度为20微米的栅线及类似高度的主栅线。丝网打印后的硅片经烘干干燥后，在200℃烧结炉内处理30分钟，得到体积电阻率为4μΩ·cm的电池栅线。
本发明实施例提供的太阳能电池栅线浆料可以通过下述制备方式制得。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池栅线浆料的制备方法，包括以下步骤：
S10.获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料；
S20.将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料。
本发明实施例太阳能电池栅线浆料的制备方法，通过获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料，然后将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料，即可得到上述导电填充因子含量高，与电池接触电阻小的栅线浆料，并且该浆料组分之间的相互作用力在栅线浆料内部形成内聚力，有效控制了栅线浆料在丝网印刷过程中溶剂的析出以及浆料的外溢，使印制的栅线线宽窄，高宽比高，避免了成品电池有效吸光面积的减少，提高电池的效率。本发明实施例提供的太阳能电池栅线浆料的制备方法，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用。
具体地，上述步骤S10中，获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料的步骤包括：将所述聚合物树脂的溶液体系和所述固化剂与助剂的溶液体系混合后，将所述聚合物树脂的溶液体系和所述固化剂与助剂的溶液体系混合后，分批次添加导电填料，混合处理得到混合浆料。本发明实施例通过分别先将聚合物树脂溶解在溶液中形成聚合物树脂的溶液体系，并将固化剂与助剂溶解在溶剂中形成固化剂与助剂的溶液体系之后，在将两个溶液体系混合，有利于提高聚合物树脂与固化剂及助剂的混合速率和混合均匀性，并且能够防止聚合物树脂与固化剂在混合过程中发生化学反应，提高混合物浆料中各组分的分散稳定性和均匀性。然后，将所述导电填料分批次添加到所述黏合体系中，研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料。本发明实施例将导电填料分批次添加到溶液混合体系中，每次加入一批导电填料后均需要混合。采用分批次加入导电填料，能够有效确保所有添加的导电填料可以被聚合物树脂充分浸润，有利于树脂与导电填料之间的相互分散，提高最终产品的黏结力和稳定性。本发明实施例还可以根据实际需要向混合浆料中添加触变剂、抗氧化剂、消泡剂等添加剂，进一步提高浆料的稳定性。
在一些具体实施例中，所述聚合物树脂的溶液体系中，聚合物树脂与溶剂的质量比为(1～5)：(1～10)。本发明各实施例的聚合物树脂的溶液体系中聚合物树脂与溶剂的质量比为(1～5)：(1～10)，这样的混合比例在保证树脂充分溶解的同时，也为无机导电填料的分散提供了足够的溶剂，提高混合溶液的稳定性。
在一些具体实施例中，所述固化剂与助剂的溶液体系中，固化剂和助剂的总质量与所述溶剂的质量比为1：(6～100)。本发明各实施例的固化剂与助剂的溶液体系中，固化剂和助剂的总质量与所述溶剂的质量比为1：(6～100)，在此混合配比范围内的固化剂使得固化后的浆料体系拥有强的粘接力，多于或少于这个范围，都会导致交联程度不够，进而导致体系的粘接力变弱。
具体地，上述步骤S20中，将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料。在一些实施例中，采用三辊机辊轧混合研磨处理，是太阳能电池栅线浆料的细度小于等于8微米，小细度的栅线浆料，既能够提高浆料在存储、运输、使用等过程中的稳定性，而且有利于提高印制栅线的均匀性，有利于载流子均匀稳定地传输，从而提高电池的稳定性和光电性能。若浆料的细度过大，浆料的过网性变差，甚至会造成丝网印刷过程中的堵网现象。
在一些具体实施例中，上述实施例制备的太阳能电池栅线浆料可印制宽度为50微米，高度为20微米的栅线及类似高度的主栅线。丝网打印后的硅片经烘干干燥后，在200℃烧结炉内处理30分钟，得到体积电阻率为4μΩ·cm的电池栅线。
相应地，本发明实施例还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包含有上述的太阳能电池栅线浆料或者上述的方法制备的太阳能电池栅线浆料制备的栅线。
本发明实施例提供的太阳能电池，由于包含有上述导电填充因子含量高，与电池接触电阻小，线宽窄，高宽比高的栅线，有效避免了太阳能电池有效吸光面积的减少，从而提高电池的效率。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例太阳能电池栅线浆料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取4.49g亨斯迈生产的
GY6010环氧树脂，均匀分散于5.55g松油醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液体系。另称取1.01g亨斯迈的固化剂
2844，均匀分散于2.0g溶剂I松油醇和1.14g助剂I乙二醇二醋酸酯的混合溶液中，得混合溶液B，为固化剂溶液体系。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉I 85.81g，将银粉与上述黏结体系混合得到混合浆料。在自转公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散，得到最终产品-太阳能电池栅线浆料。
实施例2
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取3.11g Hexion公司的双酚F型环氧树脂
862，均匀分散于5.41g松油醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液。另称取0.22g CVC Thermal Specialties生产的咪唑类固化剂2MZ-Azine，均匀分散于3.0g溶剂I松油醇与3.01g助剂I乙二醇二醋酸酯和0.82g助剂II 2,5-二甲基-2,5-己二醇二醋酸酯组成的三元混合溶液中，得混合溶液B，为固化剂溶液。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉I 83.58g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到混合浆料。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品-太阳能电池栅线浆料。
实施例3
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取3.94g Hexion公司的双酚A型环氧树脂
828，均匀分散于6.23g松油醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液体系。另称取0.98g亨斯迈生产的聚醚胺类固化剂
D-230，均匀分散于2.0g溶剂I松油醇与1.25g助剂I乙二醇二醋酸酯，1.02g助剂II 2,5-二甲基-2,5-己二醇二醋酸酯组成三元混合溶液中，得混合溶液B，为固化剂溶液体系。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉I 84.58g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到混合浆料。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品-太阳能电池栅线浆料。
实施例4
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取3.94g Hexion公司的双酚A型环氧树脂
828，均匀分散于6.23g松油醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液体系。另称取0.98g亨斯迈生产的聚醚胺类固化剂
D-230，均匀分散于2.0g溶剂I松油醇与1.11g助剂I乙二醇二醋酸酯，1.07g助剂II 2,5-二甲基-2,5-己二醇二醋酸酯组成三元混合溶剂中，得混合溶液B，为固化剂溶液体系。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。最后，向体系中加入0.09g助剂III甲基硅氧烷。
②再称取亚微米级银粉I 84.58g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到混合浆料。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品--太阳能电池栅线浆料。
对比例1
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取4.49g亨斯迈
GY6010环氧树脂，均匀分散于5.0g松香醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液体系。另称取1.01g亨斯迈公司的固化剂
2844，均匀分散于1.31g松油醇溶剂I和2.38g丁基卡必醇醋酸酯II的混合溶剂中，得混合溶液B，为固化剂溶液体系。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉I 85.81g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到银浆。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品。
对比例2
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取3.11g Hexion双酚F型环氧树脂
862，均匀分散于5.07g松香醇溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液。另称取0.22g CVC Thermal Specialties咪唑类固化剂2MZ-Azine，均匀分散于2.0g松油醇溶剂I与3.01g丁基卡必醇醋酸酯溶剂II组成二元混合溶剂中，得混合溶液B，为固化剂溶液。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉I 86.59g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到银浆。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品。
对比例3
一种太阳能电池栅线浆料，包括制备步骤：
①称取3.94g Hexion公司的双酚A型环氧树脂
828，均匀分散于5.00g丁基卡必醇醋酸酯溶剂I中得混合溶液A，为环氧树脂溶液体系。另称取0.98g亨斯迈生产的聚醚胺类固化剂
D-230，均匀分散于3.25g丁基卡必醇醋酸酯溶剂II，得混合溶液B，为固化剂溶液体系。将环氧树脂溶液与固化剂溶液混合得到浆料的黏结体系。
②再称取亚微米级银粉II(厂家不同，规格相同的银粉)86.83g，将银粉与上述溶液黏结体系混合得到银浆。在自传公转混合仪中，将所制备的银浆在3000rpm速度下充分混合15秒。最后，在三辊机上辊轧分散得到最终产品。
进一步的，为了验证本发明实施例制备的太阳能电池栅线浆料进步性，本发明实施例进行了性能测试。
测试例1
本发明测试例采用Brookfield DV-E型粘度仪测定实施例1～4以及对比例1～3的太阳能电池栅线浆料的粘度，测试结果如下表1所示。
测试例2
本发明测试例将实施例1～4以及对比例1～3的太阳能电池栅线浆料经DEK丝网印刷机印刷到商用异质结太阳能硅片上。印刷速度为150m/m。所用复合网版网纱线径为16μm,开口宽度为28μm。然后利用光学显微镜，在100倍至500倍镜头下观察丝网印刷后的硅片，以确定在栅线周围是否有溶剂析出，以及浆料溢出。测试结果如附图1～7所示(附图左侧图中窗口内容为栅线宽度测量参数)，其中，附图1为实施例1栅线形貌图；附图2为实施例2栅线形貌图；附图3为实施例3栅线形貌图；附图4为实施例4栅线形貌图；附图5为对比例1栅线形貌图；附图6为对比例2栅线形貌图；附图7为对比例3栅线形貌图。通过附图1～7可以看到，本发明实施例1～4提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线相对于对比例1～3，边缘无溶剂溢出，且浆料溢出少。
另外，本发明实施例将丝网印刷后的硅片，经过100度干燥后，放入200℃烘箱内，金属化处理30分钟取出。采用KLA Tencor P6型轮廓仪测定栅线高度；采用光学显微镜测定栅线宽度。硅片的电学性能由四探针仪测定；粘结性能由3M胶带测定。
本发明各测试例的测试对象的物理性能参数及测试结果如下表1所示。
表1
由上述测试结果可知，本发明实施例1～4提供的太阳能电池栅线浆料印制的栅线具有更窄的线宽，更高的高宽比，且具有更低的电阻率，体积电阻率可低至4.1μΩ·cm
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池栅线浆料，其特征在于，以所述太阳能电池栅线浆料的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述助剂选自：固化促进剂、醇酸二酯类助剂、含硅助剂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的太阳能电池栅线浆料，其特征在于，所述导电填料选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的金属粉末；和/或，
所述聚合物树脂选自：环氧当量为100-350的热固性环氧树脂；和/或，
所述固化剂选自：碱性固化剂、酸性固化剂、合成树脂类固化剂中的至少一种；和/或，
所述溶剂包含如下结构通式I和/或II中的至少一种化合物：
3.如权利要求2所述的太阳能电池栅线浆料，其特征在于，所述固化促进剂选自：胺类固化促进剂、酸类固化促进剂、季铵盐类固化促进剂中的至少一种；和/或，
所述醇酸二酯类助剂的结构通式为：
其中，R2选自：直链脂肪烃基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种；R1和R3分别独立地选自：直链脂肪烷基、环烷基、芳香基、烷氧基中的至少一种；和/或，
所述含硅助剂选自：六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、1,1,2,2-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、1,1,1,3,5,5,-七甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、聚甲基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三烯丙氧基硅烷、二氧化硅中的至少一种。
4.如权利要求2或3所述的太阳能电池栅线浆料，其特征在于，所述金属粉末选自平均粒径为0.1微米～4.5微米的银粉；和/或，
所述热固性环氧树脂选自：缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的至少一种；和/或，
所述醇酸二酯类助剂选自：乙二醇二甲酸酯、乙二醇乙酸酯丙酸酯、二乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丁酸酯、丙二醇二乙酸酯、己二醇二醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丁二醇二醋酸酯、己二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、戊二酸二乙酯、已二酸二甲酯、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二环己酯、和邻苯二甲酸丁苄酯中的至少一种。
5.如权利要求4所述的太阳能电池栅线浆料，其特征在于，所述热固性环氧树脂选自：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂中的至少一种；和/或，
所述碱性固化剂选自：脂肪族多胺类固化剂、脂环族多胺类固化剂、芳香族类多胺类固化剂中的至少一种；和/或，
所述酸性固化剂选自：有机酸类固化剂、酸酐类固化剂、路易斯酸类固化剂中的至少一种；和/或，
所述合成树脂类固化剂选自：数均分子量为300-12000的聚酰胺、聚酯树脂、糠醛树脂、三聚氰胺树脂中的至少一种。
6.如权利要求2、3或5任一所述的太阳能电池栅线浆料，其特征在于，所述溶剂的结构通式中，n1和n2分别独立地为2～6的整数；和/或，
所述芳香基选自：苯基、取代苯基、萘基、取代萘基、蒽基、取代蒽基中的至少一种；和/或，
所述溶剂选自：戊醇、戊二醇、新戊二醇、正己醇、甲基戊醇、庚醇、庚二醇、辛醇、辛二醇、环戊醇、环戊二醇、环戊甲醇、环戊乙醇、环戊丙醇、环己醇、环己二醇、环己烷甲醇、环己烷乙醇、环己烷丙醇、环己烷丁醇、甲基环己烯基丁醇、环庚醇、(羟甲基)环庚烷、松油醇、苯甲醇、苯乙醇、苯丙醇、甲基苯甲醇、2-甲基-4-苯基-2-丁醇、1-苯基-1-癸醇、二甲基苯乙基甲醇、邻甲基苯乙醇、邻甲氧基苯丙醇、对羟基苯乙醇、萘甲醇、1-萘甲醇、2-萘甲醇、萘乙醇、1-萘乙醇、2-萘乙醇、蒽甲醇、9-蒽甲醇、1-甲基-(9-蒽基)乙醇中的至少一种。
7.一种如权利要求1～6任一所述的太阳能电池栅线浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取导电填料、聚合物树脂、固化剂、溶液和助剂的混合浆料；
将所述混合浆料研磨处理，得到太阳能电池栅线浆料。
8.如权利要求7所述的太阳能电池栅线浆料的制备方法，其特征在于，获取所述混合浆料的步骤包括：分别获取聚合物树脂的溶液体系以及固化剂与助剂的溶液体系，将所述聚合物树脂的溶液体系和所述固化剂与助剂的溶液体系混合后，分批次添加导电填料，混合处理得到混合浆料。
9.如权利要求8所述的太阳能电池栅线浆料的制备方法，其特征在于，所述聚合物树脂的溶液体系中，聚合物树脂与溶剂的质量比为(1～5)：(1～10)；和/或，
所述固化剂与助剂的溶液体系中，固化剂和助剂的总质量与所述溶剂的质量比为1：(6～100)；和/或，
所述太阳能电池栅线浆料的细度小于等于8微米。
10.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包含有如权利要求1～6任一所述的太阳能电池栅线浆料或者如权利要求7～9任一所述的方法制备的太阳能电池栅线浆料制备的栅线。
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