CN113087400B - 一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉及其制备方法，按重量份计，包括以下重量份的原料：20‑70份碘化铋、25‑65份的碘化锌、5‑10份碘化钡、2‑5份碘化硼、0.5‑2份碘化锂、4‑10份砷化镓、0.5‑1份氧化锆、1‑3份三氧化钼、2‑6份氧化镍、2‑3份氮化硅、0.5‑1份二氧化钛、0.2‑1份氧化镁、1‑5份五氧化二磷、0.2‑1份氧化锰、0.1‑0.5份铂、0.1‑0.5份铱、0.2‑0.5份铟、0.3‑1份镓、20‑30份硫。本发明制得的提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉，玻璃化温度宽200～600℃,有较低的膨胀系数,转变温度160±3℃,光电转化效率能提高到51%。用于光伏产业单晶硅，多晶硅，非晶硅电池板配套材料，也用于太阳能电池铝浆料，银浆料，金属，电子器件接头封接，金属、半导体材料连接。

Description

一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉及其制备方法

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉及其制备方法。

背景技术

太阳能发电具有诸多无可比拟的优点。太阳能具有资源丰富，取之不尽用之不竭的特点。同时，太阳能发电设备结构简单，易安装运输，建设周期短，维护简单，使用方便，安全。并且发电过程中无需消耗燃料，无机械转动部件，不会对环境造成污染和破坏。因此太阳能发电具有明显的经济效益。

晶硅太阳能电池发电以其较高的转化效率，寿命长以及低成本，仍是目前主要的太阳能发电方式。晶硅太阳能电池正面金属化主要采用丝网印刷来实现，而作为丝网印刷的原料，银厚膜浆料在追求更高的电池效率的目标指引下，不断改进更新。虽然银厚膜浆料中的玻璃含量一般占浆料的质量的1～5％，却是获得好的电极性能必不可少的因素。其中玻璃相在电极烧结过程中起到以下几个方面的作用：1.助熔，使银在较低温度和较短时间内烧结成致密的结构，获得好的体电导率;2.蚀穿氮化硅膜，为了最大利用入射光，晶硅电池表面镀有一层绝缘的氮化硅膜，在烧结过程中蚀穿这层绝缘膜是形成银电极和硅基片之间较好的欧姆接触的前提;3.传输银，由于玻璃本身也属于绝缘体，为了获得好的欧姆接触，玻璃体内析出金属颗粒以及在硅片表面形成金属发射点是获得好的欧姆接触的基础。为了满足以上三个要求，玻璃必须具有较低的软化温度，适宜的膨胀系数，对银和硅能很好的浸润能力以及好的化学稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软化温度低、膨胀系数低的提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉。

本发明的另一目的在于提供该提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法。

本发明的一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉，包括以下重量份的原料：

20-70份碘化铋、25-65份的碘化锌、5-10份碘化钡、2-5份碘化硼、0.5-2份碘化锂、4-10份砷化镓、0.5-1份氧化锆、1-3份三氧化钼、2-6份氧化镍、2-3份氮化硅、0.5-1份二氧化钛、0.2-1份氧化镁、1-5份五氧化二磷、0.2-1份氧化锰、0.1-0.5份铂、0.1-0.5份铱、0.2-0.5份铟、0.3-1份镓、20-30份硫。

本发明的一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份取20-70份碘化铋、25-65份的碘化锌、5-10份碘化钡、2-5份碘化硼、0.5-2份碘化锂、4-10份砷化镓、0.5-1份氧化锆、1-3份三氧化钼、2-6份氧化镍、2-3份氮化硅、0.5-1份二氧化钛、0.2-1份氧化镁、1-5份五氧化二磷、0.2-1份氧化锰、0.1-0.5份铂、0.1-0.5份铱、0.2-0.5份铟、0.3-1份镓、20-30份硫；

（2）将碘化铋、碘化锌、碘化钡、碘化硼、碘化锂、砷化镓、氧化锆、三氧化钼、氧化镍、氮化硅、二氧化钛、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、铂、铱，混合均匀后在600-800℃温度下熔化并保温30分钟，得熔制液体；

（3）将熔制液体倒入常温下的冷水中快速冷却,过滤去水后在105-115℃烘箱中干燥2小时,磨细得微粉；

（4）将铟、镓、硫加入白金坩埚中,无水环境下升温至200℃；

（5）将(3)所得微粉加入到(4)中，无水环境下搅拌反应55-65分钟，得混合物；

（6）将(5)所得混合物倒入常温下冷水中快速冷却,形成无序结构的均质颗粒,去水,110℃干燥,磨细成5000目，即得玻璃粉。

上述的一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，其中步骤（3）所述微粉为5000目微粉。

测试：将本发明的玻璃粉平铺0.5毫米厚在硅片上，通过梯度炉影像烧结测试，玻璃化范围在200-600℃，600℃后成为陶瓷没有光泽，玻璃化范围与硅片紧密结合为一体，形成一层完整的膜复合在硅片上，在5-10%的盐酸或硫酸或硝酸中稳定存在不反应，在单晶硅，多晶硅，非晶硅表面复膜本玻璃粉光电转化效率提高到51%。

本发明与现有技术的相比，具有明显的有益效果，由以上方案可知，本发明制得的提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉，玻璃化温度宽200～600℃,有较低的膨胀系数,转变温度160±3℃,软化温度230±℃,在20～600℃平均线膨胀系数75±3×10-7/℃, 玻璃化范围能与硅片紧密结合为一体，形成一层完整的膜复合在硅片上，在5-10%的盐酸或硫酸或硝酸中稳定存在不反应，在单晶硅，多晶硅，非晶硅表面复膜本玻璃粉后,光电转化效率能提高到51%。用于光伏产业单晶硅，多晶硅，非晶硅电池板配套材料，也用于太阳能电池铝浆料，银浆料，金属，电子器件接头封接，金属、半导体材料连接,其性能超越现有任何一种玻璃的性能,具有很好的市场应用前景。

具体实施方式

实施例1

一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取20公斤碘化铋、65公斤的碘化锌、5公斤碘化钡、5公斤碘化硼、0.5公斤碘化锂、10公斤砷化镓、0.5公斤氧化锆、3公斤三氧化钼、2公斤氧化镍、3公斤氮化硅、0.5公斤二氧化钛、1公斤氧化镁、1公斤五氧化二磷、1公斤氧化锰、0.1公斤铂、0.5公斤铱、0.2公斤铟、1公斤镓、20公斤硫；

（2）将碘化铋、碘化锌、碘化钡、碘化硼、碘化锂、砷化镓、氧化锆、三氧化钼、氧化镍、氮化硅、二氧化钛、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、铂、铱，混合均匀后在800℃温度下熔化并保温30分钟，得熔制液体；

（3）将熔制液体倒入常温下的冷水中快速冷却,过滤去水后在105℃烘箱中干燥2小时,磨细得5000目微粉；

（4）将铟、镓、硫加入白金坩埚中,无水环境下升温至200℃；

（5）将(3)所得微粉加入到(4)中，无水环境下搅拌反应65分钟，得混合物；

（6）将(5)所得混合物倒入常温下冷水中快速冷却,形成无序结构的均质颗粒,去水,105℃干燥,磨细成5000目，即得玻璃粉。

实施例2

一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取45公斤碘化铋、45公斤的碘化锌、7.5公斤碘化钡、2.5公斤碘化硼、1.75公斤碘化锂、7公斤砷化镓、0.75公斤氧化锆、2公斤三氧化钼、4公斤氧化镍、2.5公斤氮化硅、0.75公斤二氧化钛、0.6公斤氧化镁、3公斤五氧化二磷、0.6公斤氧化锰、0.3公斤铂、0.3公斤铱、0.35公斤铟、0.65公斤镓、25公斤硫；

（2）将碘化铋、碘化锌、碘化钡、碘化硼、碘化锂、砷化镓、氧化锆、三氧化钼、氧化镍、氮化硅、二氧化钛、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、铂、铱，混合均匀后在700℃温度下熔化并保温30分钟，得熔制液体；

（3）将熔制液体倒入常温下的冷水中快速冷却,过滤去水后在110℃烘箱中干燥2小时,磨细得5000目微粉；

（4）将铟、镓、硫加入白金坩埚中,无水环境下升温至200℃；

（5）将(3)所得微粉加入到(4)中，无水环境下搅拌反应60分钟，得混合物；

（6）将(5)所得混合物倒入常温下冷水中快速冷却,形成无序结构的均质颗粒,去水,110℃干燥,磨细成5000目，即得玻璃粉。

实施例3

一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取70公斤碘化铋、25公斤的碘化锌、10公斤碘化钡、2公斤碘化硼、2公斤碘化锂、4公斤砷化镓、1公斤氧化锆、1公斤三氧化钼、6公斤氧化镍、2公斤氮化硅、1公斤二氧化钛、0.2公斤氧化镁、5公斤五氧化二磷、0.2公斤氧化锰、0.5公斤铂、0.1公斤铱、0.5公斤铟、0.3公斤镓、30公斤硫；

（2）将碘化铋、碘化锌、碘化钡、碘化硼、碘化锂、砷化镓、氧化锆、三氧化钼、氧化镍、氮化硅、二氧化钛、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、铂、铱，混合均匀后在600℃温度下熔化并保温30分钟，得熔制液体；

（3）将熔制液体倒入常温下的冷水中快速冷却,过滤去水后在115℃烘箱中干燥2小时,磨细得5000目微粉；

（4）将铟、镓、硫加入白金坩埚中,无水环境下升温至200℃；

（5）将(3)所得微粉加入到(4)中，无水环境下搅拌反应55-65分钟，得混合物；

（6）将(5)所得混合物倒入常温下冷水中快速冷却,形成无序结构的均质颗粒,去水,105℃干燥,磨细成5000目，即得玻璃粉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉，包括以下重量份的原料：

20-70份碘化铋、25-65份的碘化锌、5-10份碘化钡、2-5份碘化硼、0.5-2份碘化锂、4-10份砷化镓、0.5-1份氧化锆、1-3份三氧化钼、2-6份氧化镍、2-3份氮化硅、0.5-1份二氧化钛、0.2-1份氧化镁、1-5份五氧化二磷、0.2-1份氧化锰、0.1-0.5份铂、0.1-0.5份铱、0.2-0.5份铟、0.3-1份镓、20-30份硫。

2.如权利要求1所述的一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份取20-70份碘化铋、25-65份的碘化锌、5-10份碘化钡、2-5份碘化硼、0.5-2份碘化锂、4-10份砷化镓、0.5-1份氧化锆、1-3份三氧化钼、2-6份氧化镍、2-3份氮化硅、0.5-1份二氧化钛、0.2-1份氧化镁、1-5份五氧化二磷、0.2-1份氧化锰、0.1-0.5份铂、0.1-0.5份铱、0.2-0.5份铟、0.3-1份镓、20-30份硫；

（2）将碘化铋、碘化锌、碘化钡、碘化硼、碘化锂、砷化镓、氧化锆、三氧化钼、氧化镍、氮化硅、二氧化钛、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、铂、铱，混合均匀后在600-800℃温度下熔化并保温30分钟，得熔制液体；

（3）将熔制液体倒入常温下的冷水中快速冷却,过滤去水后在105-115℃烘箱中干燥2小时,磨细得微粉；

（4）将铟、镓、硫加入白金坩埚中,无水环境下升温至200℃；

（5）将(3)所得微粉加入到(4)中，无水环境下搅拌反应55-65分钟，得混合物；

（6）将(5)所得混合物倒入常温下冷水中快速冷却,形成无序结构的均质颗粒,去水,110℃干燥,磨细成5000目，即得玻璃粉。

3.如权利要求2所述的一种提高太阳能电池转化效率的低熔点玻璃粉的制备方法，其中步骤（3）所述微粉为5000目微粉。