CN113077922A - 一种含有球化玻璃粉的银浆料和用该银浆料制造的晶硅太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池技术的领域，具体公开了一种含有球化玻璃粉的银浆料和用该银浆料制造的晶硅太阳能电池。含有球化玻璃粉的银浆料包括如下重量百分比的原料：1‑10%球化玻璃粉、75‑91%银粉、5‑20%有机载体、0.1‑1%添加剂。本申请的含有球化玻璃粉的银浆料采用球化玻璃粉作为原料，球化玻璃粉具有较为规则的类球形，且颗粒较为均匀细小，采用球化玻璃粉制备银浆料，球化玻璃粉与银粉和硅片浸润良好，降低了SiNx刻蚀不均匀的情况，提高了制得的晶硅太阳能电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术的领域，更具体地说，它涉及一种含有球化玻璃粉的银浆料和用该银浆料制造的晶硅太阳能电池。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种可以将太阳光能转化成为电能的电子元器件。为了提高晶体硅太阳能电池的转换效率，通常都会在硅片的表面形成织构以及沉积一定厚度的光学减反射薄膜。在铸造多晶硅太阳能电池表面，通常生长一层非化学计量比的氮化硅薄膜(SiNX)。
晶硅太阳能电池的正表面电极及栅线都是由导电银浆料通过高速高精度的丝网印刷、低温烘干、高温烧结等工艺而制成的。该导电银浆料通常由银粉、玻璃粉和有机载体制备而成。其中玻璃粉在快速烧结时会发生熔融，从而在银粉和硅片之间起到粘结作用，同时起到穿透减反射膜的作用，实现在SiNx上的刻蚀，使银粉和硅片之间形成良好的欧姆接触。
目前晶硅太阳能电池导电银浆料中的玻璃粉为无规则多边形，在高温烧结过程中玻璃粉熔融不均匀，造成对SiNx刻蚀程度不一致，影响晶硅太阳能电池的光电转化效率，有待改进。
发明内容
为了改善玻璃粉熔融不均匀的问题，本申请提供一种含有球化玻璃粉的银浆料和用该银浆料制造的晶硅太阳能电池。
本申请提供的一种含有球化玻璃粉的银浆料和用该银浆料制造的晶硅太阳能电池采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种含有球化玻璃粉的银浆料，采用如下的技术方案：
一种含有球化玻璃粉的银浆料，包括如下重量百分比的原料：1-10％球化玻璃粉、75-91％银粉、5-20％有机载体、0.1-1％添加剂。
通过采用上述技术方案，经实验可知，相比于普通玻璃粉，球化玻璃粉具有较为规则的类球形，且颗粒较为均匀细小，采用球化玻璃粉制备银浆料，球化玻璃粉与银粉和硅片浸润良好，烧结后可均匀穿透减反射膜，与硅片形成良好的欧姆接触界面，降低了SiNx刻蚀不均匀的情况，提高了制得的晶硅太阳能电池的光电转化效率，且制得的银浆料与栅线和硅片的附着力强，不变形，有利于间接提升晶硅太阳能电池的光电转化效率。
优选的，所述球化玻璃粉的原料包括质量比为所述球化玻璃粉的原料包括质量比为(0-80)：(0-60)：(0-40)：(0.5-10)：(0.5-8)：(0-4)：(0-5)：(0-3)：(0-6)：(0-10)：(0-10)：(0-3)：(0-4)的氧化铅、二氧化碲、三氧化二铋、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化锂、氧化钠、氧化铜、三氧化钼、三氧化钨、二氧化钛和氧化镁。
通过采用上述技术方案，氧化铅、二氧化碲、氧化锂、氧化钠、三氧化二铋作为球化玻璃粉的主要组分，能降低球化玻璃粉的软化点，提高球化玻璃粉在高温下熔融的流动性，使得球化玻璃粉内的各组分混融更加均匀；添加二氧化硅、氧化铜、三氧化钼、三氧化钨和二氧化钛能提高球化玻璃粉的机械强度与化学稳定性，进而间接提高了制得的导电银浆的力学性能；氧化钙、氧化镁加入后，氧化钙、氧化镁能提供游离氧，使玻璃网络的破坏和重组变得相对容易，进一步降低体系的析晶趋势，采用氧化铅、二氧化碲、三氧化二铋、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化锂、氧化钠、氧化铜、三氧化钼、三氧化钨、二氧化钛和氧化镁作为球化玻璃粉的原料，提高了球化玻璃粉的质量和应用范围。
优选的，所述球化玻璃粉的制备方法为：将玻璃粉的原料搅拌混合均匀，加热熔化至澄清，倒入压片机内，迅速冷却压制形成玻璃片，轻击玻璃片使玻璃片碎裂，经气流粉碎,制得玻璃细颗粒，通过流态化床使玻璃细颗粒流化态后，在400-1000℃下进行球化，球化后进行骤冷，然后经气流进入旋风分离器进行分级，成品在出料口被收集，得到球化玻璃粉。
通过采用上述技术方案，玻璃细颗粒在高速气流的作用下流化后形成多股物流沿切线位置对撞，使得玻璃细颗粒被剪切、摩擦而粉碎，在400-1000℃下进行球化，进而对玻璃细颗粒的表面进行打磨，使制得的玻璃粉的形貌更趋于规则的类球形，进一步通过球化提高了玻璃细粉的力学性能，有利于获得更加细小均匀，且形貌更加规则的玻璃粉。
优选的，所述添加剂包括质量比为2:3的聚碳酸酯二醇和二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯。
通过采用上述技术方案，聚碳酸酯二醇作为活性添加剂加入，有利于银粉均匀分散于银浆料中，提高制得的银浆料的导电效果；二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的分子结构中具有较长的碳链和羟基，能均匀分散于银浆料中，且二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯能与球化玻璃粉发生吸附，带动球化玻璃粉在银浆料中分散均匀，从而提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，使得球化玻璃粉与其他组分的熔融更加均匀，从而间接提高了晶硅太阳能电池的光电转化效率。
优选的，所述添加剂还包括二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆的质量比为9:7:2。
通过采用上述技术方案，二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯在氧化锆的催化和高温条件下发生酯化，从而延长了二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的碳链，使得二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯在银浆料内的分散更加均匀，从而进一步提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，达到提升晶硅太阳能电池的光电转化效率的效果，未参与反应的氧化锆与其他组分混融后，能提高制得的银浆料的结构强度和化学稳定性，使得银浆料更加耐用。
优选的，所述添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在80-100℃下反应2-4h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌30-60s，制得添加剂。
通过采用上述技术方案，将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯反应后再进行混合，减少了其他组分对二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯反应的影响，有利于得到二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯反应的产物。
优选的，所述有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，相对于100重量份的有机载体，α-松油醇的含量为40-55重量份，聚醚砜树脂的含量为30-40重量份，羟基硅油的含量为15-20重量份。
通过采用上述技术方案，羟基硅油的分子结构中含有大量羟基，极性较大，混融后有利于提高有机载体在银浆料内的分散性。
第二方面，本申请提供一种用含有球化玻璃粉的银浆料制造的晶硅太阳能电池，采用如下的技术方案：
一种用含有球化玻璃粉的银浆料制造的晶硅太阳能电池，用银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，得到所需太阳能电池。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用球化玻璃粉，球化玻璃粉具有较为规则的类球形，且颗粒较为均匀细小，采用球化玻璃粉制备银浆料，球化玻璃粉与银粉和硅片浸润良好，降低了SiNx刻蚀不均匀的情况，提高了制得的晶硅太阳能电池的光电转化效率。
2、本申请中优选采用二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯，二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的分子结构中具有较长的碳链和羟基，能与球化玻璃粉发生吸附，提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，使得球化玻璃粉与其他组分的熔融更加均匀，间接提高了晶硅太阳能电池的光电转化效率。
3、本申请中优选采用二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯在氧化锆的催化和高温条件下发生酯化，延长了二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的碳链，使得二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯在银浆料内的分散更加均匀，进一步提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，达到提升晶硅太阳能电池的光电转化效率的效果。
附图说明
图1是本申请实施例1制得的球化玻璃粉的SEM图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
银粉购于南宫市隆建合金材料有限公司，货号：Ag1127，过200目；聚碳酸酯二醇购于上海慧源实业有限公司；二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯购于广州市金华大化学试剂有限公司；二十烷二酸单叔丁酯购于上海玉函化工有限公司；α-松油醇购于浙江龙鑫化工有限公司；聚醚砜树脂购于常熟市常吉化工有限公司，型号：PES-8333；羟基硅油购于上海金锦乐实业有限公司。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
球化玻璃粉的制备例
制备例1
球化玻璃粉的制备：将质量比为25：35：17：4：5：2：2：2：3：2：5：1：1的氧化铅、二氧化碲、三氧化二铋、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化锂、氧化钠、氧化铜、三氧化钼、三氧化钨、二氧化钛和氧化镁搅拌混合均匀，加热熔化至澄清，倒入压片机内，迅速冷却压制形成玻璃片，轻击玻璃片使玻璃片碎裂，经气流粉碎，制得玻璃细颗粒，通过流态化床使玻璃细颗粒流化态后，在900℃下进行球化，球化后进行骤冷，然后经气流进入旋风分离器进行分级，成品在出料口被收集，得到球化玻璃粉。
实施例
实施例1
本申请公开了一种含有球化玻璃粉的银浆料，包括如下原料：球化玻璃粉、银粉、有机载体、添加剂，其中球化玻璃粉采用制备例1制得的球化玻璃粉，有机载体采用α-松油醇，添加剂采用聚碳酸酯二醇，各组分含量如下表1、2所示。
采用上述银浆料制造的晶硅太阳能电池，即用上述银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，获得所需太阳能电池。
实施例2
与实施例1的区别在于，有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，各组分含量如下表1、2所示。
实施例3
与实施例1的区别在于，添加剂包括质量比为2:3的聚碳酸酯二醇和二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯，各组分含量如下表1、2所示。
添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和聚碳酸酯二醇搅拌30s，制得添加剂。
实施例4
与实施例3的区别在于，添加剂中加入二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆的质量比为9:7:2各组分含量如下表1、2所示。
添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在80℃下反应4h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌30s，制得添加剂。
实施例5
本申请公开了一种含有球化玻璃粉的银浆料，包括如下原料：球化玻璃粉、银粉、有机载体、添加剂，其中球化玻璃粉采用制备例1制得的球化玻璃粉，有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，添加剂包括聚碳酸酯二醇、二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，各组分含量如下表1、2所示。
添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在80℃下反应4h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌30s，制得添加剂。
采用上述银浆料制造的晶硅太阳能电池，即用上述银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，获得所需太阳能电池。
实施例6
本申请公开了一种含有球化玻璃粉的银浆料，包括如下原料：球化玻璃粉、银粉、有机载体、添加剂，其中球化玻璃粉采用制备例1制得的球化玻璃粉，有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，添加剂包括聚碳酸酯二醇、二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，各组分含量如下表1、2所示。
添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在100℃下反应2h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌60s，制得添加剂。
采用上述银浆料制造的晶硅太阳能电池，即用上述银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，获得所需太阳能电池。
实施例7
本申请公开了一种含有球化玻璃粉的银浆料，包括如下原料：球化玻璃粉、银粉、有机载体、添加剂，其中球化玻璃粉采用制备例1制得的球化玻璃粉，有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，添加剂包括聚碳酸酯二醇、二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，各组分含量如下表1、2所示。
添加剂的制备方法为：将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在90℃下反应3h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌45s，制得添加剂。
采用上述银浆料制造的晶硅太阳能电池，即用上述银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，获得所需太阳能电池。
实施例8
与实施例2的区别在于，将羟基硅油替换为甲基硅油，各组分含量如下表1、2所示。
实施例9
与实施例3的区别在于，将聚碳酸酯二醇替换为乙二醇，各组分含量如下表1、2所示。
实施例10
与实施例3的区别在于，将二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯替换为亚磷酸酯，各组分含量如下表1、2所示。
实施例11
与实施例4的区别在于，将二十烷二酸单叔丁酯替换为丁二酸二异丁酯，各组分含量如下表1、2所示。
实施例12
与实施例10的区别在于，加入二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，各组分含量如下表1、2所示。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，以市售玻璃粉制备的银浆料所制造的晶硅太阳能电池作为空白对照组。
表1银浆料组分含量表
表2有机载体组分含量表(有机载体以100重量份计)
性能检测试验
(1)光电转化效率检测：根据国家标准GB/T 34160-2017测定实施例1-12和对比例1所制得的晶硅太阳能电池的光电转化效率，测试结果如表3所示。
(2)附着力测试：根据国家标准GB/T 9286-1998(色漆和清漆漆膜的划格试验)中规定的测试方法和分级标准测试和评价上述实施例1和对比例1制备的导电银浆的附着力，测试结果如表3所示。
(3)SEM扫描：通过扫描电子显微镜(SEM)扫描实施例1制得的球化玻璃粉的微观形貌，检测结果如附图1所示。
表3各实施例和对比例的测试结果表
综上所述，可以得出以下结论：
1.结合实施例1和对比例1并结合表3、附图1可以看出，加入球化玻璃粉可以提高晶硅太阳能电池的光电转化效率，并可提高制得的银浆料和硅片之间的附着力，其原因可能是：球化玻璃粉具有较为规则的类球形，且颗粒较为均匀细小，采用球化玻璃粉制备银浆料，球化玻璃粉与银粉和硅片浸润良好，烧结后可均匀穿透减反射膜，与硅片形成良好的欧姆接触界面，降低了SiNx刻蚀不均匀的情况，提高了制得的晶硅太阳能电池的光电转化效率。
2.结合实施例3、9并结合表3可以看出，加入聚碳酸酯二醇能增大晶硅太阳能电池的光电转化效率，其原因可能是：聚碳酸酯二醇的加入有利于银粉均匀分散于银浆料中，提高了制得的银浆料的导电效果。
3.结合实施例3、10并结合表3可以看出，加入二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯能够提高晶硅太阳能电池的光电转化效率，其原因可能是：二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的分子结构中具有较长的碳链和羟基，能均匀分散于银浆料中，且二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯能与球化玻璃粉发生吸附，带动球化玻璃粉在银浆料中分散均匀，从而提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，使得球化玻璃粉与其他组分的熔融更加均匀，进而间接提高了晶硅太阳能电池的光电转化效率。
4.结合实施例4、10-12并结合表3可以看出，共同加入二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆有利于提高晶硅太阳能电池的光电转化效率，其原因可能是：二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯和二十烷二酸单叔丁酯在氧化锆的催化和高温条件下发生酯化，从而延长了二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯的碳链，使得二乙基11-羟基十一烷基磷酸酯在银浆料内的分散更加均匀，从而进一步提高了球化玻璃粉在银浆料中的分散性，达到提升晶硅太阳能电池的光电转化效率的效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：1-10%球化玻璃粉、75-91%银粉、5-20%有机载体、0.1-1%添加剂。
2.根据权利要求1所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述球化玻璃粉的原料包括质量比为（0-80）：（0-60）：（0-40）：（0.5-10）：（0.5-8）：（0-4）：（0-5）：（0-3）：（0-6）：（0-10）：（0-10）：（0-3）：（0-4）的氧化铅、二氧化碲、三氧化二铋、二氧化硅、氧化锌、氧化钙、氧化锂、氧化钠、氧化铜、三氧化钼、三氧化钨、二氧化钛和氧化镁。
3.根据权利要求2所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述球化玻璃粉的制备方法为：将玻璃粉的原料搅拌混合均匀，加热熔化至澄清，倒入压片机内，迅速冷却压制形成玻璃片，轻击玻璃片使玻璃片碎裂，经气流粉碎,制得玻璃细颗粒，通过流态化床使玻璃细颗粒流化态后，在400-1000℃下进行球化，球化后进行骤冷，然后经气流进入旋风分离器进行分级，成品在出料口被收集，得到球化玻璃粉。
4.根据权利要求2所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述添加剂包括质量比为2:3的聚碳酸酯二醇和二乙基 11-羟基十一烷基磷酸酯。
5.根据权利要求4所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述添加剂还包括二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆，二乙基 11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆的质量比为9:7:2。
6.根据权利要求5所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述添加剂的制备方法为：将二乙基 11-羟基十一烷基磷酸酯、二十烷二酸单叔丁酯和氧化锆在80-100℃下反应2-4h，接着加入聚碳酸酯二醇搅拌30-60s，制得添加剂。
7.根据权利要求4所述的含有球化玻璃粉的银浆料，其特征在于：所述有机载体为α-松油醇、聚醚砜树脂和羟基硅油的混合物，相对于100重量份的有机载体，α-松油醇的含量为40-55重量份，聚醚砜树脂的含量为30-40重量份，羟基硅油的含量为15-20重量份。
8.权利要求1-7任一所述的一种用含有球化玻璃粉的银浆料制造的晶硅太阳能电池，其特征在于：用所述银浆料在电池基板上将银浆料经丝网印刷、烧结制得太阳能电池板正表面电极及栅线，得到所需太阳能电池。
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