CN113299422A - 一种晶硅太阳能电池正面银浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池正面银浆的制备方法，将平均粒径≤200 nm的银粉与均一分散的玻璃粉粘结相加入到有机载体中，在有机分散剂乙二胺四甲叉磷酸和无机防沉剂气相二氧化硅的共同作用下，银粉在浆料中呈均匀分散状态，制备出晶硅太阳能电池正面银浆。本发明解决了目前硅系电池正面银浆，在将银粉制备成银浆的过程中，在烧结过程逸出气体，造成印刷条纹裂缝，无法保证电池正面银电极稳定导电的技术问题。

Description

一种晶硅太阳能电池正面银浆及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种晶硅太阳能电池正面银浆及其制备方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池是目前应用率最高的太阳能电池，金属化电极是晶体硅太阳能电池的关键材料，尤其是正面栅极材料，直接影响太阳能电池的光电转化效率、填充因子、串联电阻等性能指数。电极银浆作为晶体硅太阳能电池电极及栅线薄膜的关键性材料，其在太阳能电池中起到引出电极和汇集电流的作用，电极银浆性能的优劣将极大影响太阳能电池的光电转化效率，并直接决定着电池的使用寿命和衰减度。
进一步提高电池的光电转换效率和降低制作成本是太阳能电池制造业追求的永恒目标，对于硅系太阳能电池，若想再进一步提高效率是较为困难的。因此，今后研发的重点一方面是继续开发新型的电池材料，另一方面应集中在如何降低成本上来。高效光伏太阳能电池要求正面银电极“细栅密植”，要获得栅线细、形貌光滑平整的正面电极，对导电银浆的要求是易过网、流平性好、高宽比大，即对浆料的流变学性能有特殊要求。
发明内容
本发明提供了一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备50～100份平均粒径≤200 nm的银粉；
（2）称取15～30份由SnO2、SiO2、TiO2、Nb2O5、ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；其中玻璃粉中各组分按重量份数计为SnO2 15～18份，SiO2 17～23份，TiO2 16～19份，Nb2O5 15～22份，ZnO2 16～26份；
（3）将15～30份乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为400～800 rpm的搅拌状态下，先加入1～2份甲基戊醇和2～5份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为800～1000 rpm搅拌1～5 h；在转速为400～800 rpm的搅拌状态下，以1～3 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为500～700 rpm搅拌1～5h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
优选地，所述的步骤(1)具体为：硝酸银作为银源，乙二醇为溶剂和还原剂，并且使用聚丙烯酸为表面活性剂，制备得到平均粒径≤200 nm的银粉。
优选地，所述步骤(2)中，玻璃粉由平均粒径均≤500 nm的SnO2、SiO2、TiO2、Nb2O5、ZnO2粉末组成。
优选地，步骤（3）中防沉剂为硅酸钠。
优选地，步骤（4）中制备复合浆料球磨氛围为氮气。
因此，通过上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：
(1) 本发明制备出来的银浆中不含铅,对人体和环境危害性小,完全符合环保无铅要求；
(2) 本发明制备太阳能电池用银粉的工艺简单，成本低，制备的银粉为不规则球形，与传统的银粉相比，具有比表面积大，粒径分布均匀，形貌差异小的特点，能够更好地与无机相和有机相接触，烧结活性大，能够有效降低烧结后接触电阻；
(3) 上述晶体硅光伏电池正面电极银浆，在将银粉制备成银浆的过程中，由于采用的载体溶剂、分散剂和防沉剂均为无机耐高温组分，而没有采用有机分散剂，所以银浆印刷后烧结的过程中，不会逸出气体，造成印刷条纹裂缝，从而能够有效保证电池正面银电极稳定导电的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例进行详细的说明：
实施例1
（1）取50 g硝酸银溶于1 L乙二醇，搅拌30分钟后，加入10 g聚丙烯酸，300 rpm，40℃搅拌1小时后，获得纳米银粉；
（2）15份 SnO2、21份SiO2、16份TiO2、18份Nb2O5、18份ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；
（3）22%乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为500 rpm的搅拌状态下，先加入1份甲基戊醇和2份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为1000 rpm搅拌3 h；在转速为500 rpm的搅拌状态下，以2 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为600 rpm搅拌3 h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
采用丝网印刷机将银浆印刷于125 mm×125 mm Si基板上，然后在150℃干燥，再在800℃进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度8 N/cm，锡焊性能良好，方阻﹤10 Siements/sq，制备的太阳能电池光电转化效率为18.9%，拉力测试结果为附着力﹥10 N/mm2。
实施例2
（1）取80 g硝酸银溶于1 L乙二醇，搅拌30分钟后，加入20 g聚丙烯酸，300 rpm，40℃搅拌1小时后，获得纳米银粉；
（2）18份SnO2、23份SiO2、19份TiO2、15份Nb2O5、16份ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；
（3）25%乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为500 rpm的搅拌状态下，先加入1份甲基戊醇和2份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为1000 rpm搅拌3 h；在转速为500 rpm的搅拌状态下，以2 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为600 rpm搅拌3 h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
采用丝网印刷机将银浆印刷于125 mm×125 mm Si基板上，然后在150℃干燥，再在800℃进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度8 N/cm，锡焊性能良好，方阻﹤10 Siements/sq，制备的太阳能电池光电转化效率为19.4%，拉力测试结果为附着力﹥10 N/mm2。
实施例3
（1）取50 g硝酸银溶于1 L乙二醇，搅拌30分钟后，加入8 g聚丙烯酸，300 rpm，40℃搅拌1.5小时后，获得纳米银粉；
（2）18份SnO2、17份SiO2、19份TiO2、22份Nb2O5、25份ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；
（3）18%乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为500 rpm的搅拌状态下，先加入1份甲基戊醇和2份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为1000 rpm搅拌3 h；在转速为500 rpm的搅拌状态下，以2 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为600 rpm搅拌3 h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
采用丝网印刷机将银浆印刷于125 mm×125 mm Si基板上，然后在150℃干燥，再在800℃进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度8 N/cm，锡焊性能良好，方阻﹤10 Siements/sq，制备的太阳能电池光电转化效率为18.8%，拉力测试结果为附着力﹥10 N/mm2。
实施例4
（1）取70 g硝酸银溶于1 L乙二醇，搅拌30分钟后，加入12 g聚丙烯酸，300 rpm，40℃搅拌2小时后，获得纳米银粉；
（2）18份SnO2、22份SiO2、19份TiO2、16份Nb2O5、26份ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；
（3）19%乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为500 rpm的搅拌状态下，先加入2份甲基戊醇和3份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为1000 rpm搅拌3 h；在转速为500 rpm的搅拌状态下，以2 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为600 rpm搅拌3 h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
采用丝网印刷机将银浆印刷于125 mm×125 mm Si基板上，然后在150℃干燥，再在800℃进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度8 N/cm，锡焊性能良好，方阻﹤10 Siements/sq，制备的太阳能电池光电转化效率为19.2%，拉力测试结果为附着力﹥10 N/mm2。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备50～100份平均粒径≤200 nm的银粉；
（2）称取15～30份由SnO2、SiO2、TiO2、Nb2O5、ZnO2组成的玻璃粉，超声分散在无水乙醇溶剂中，配制得到玻璃分散液；其中玻璃粉中各组分按重量份数计为SnO2 15～18份，SiO2 17～23份，TiO2 16～19份，Nb2O5 15～22份，ZnO2 16～26份；
（3）将15～30份乙二胺四甲叉磷酸加入高速混合器中，在转速为400～800 rpm的搅拌状态下，先加入1～2份甲基戊醇和2～5份防沉剂，再缓慢加入步骤(1)中制备的银粉，转为800～1000 rpm搅拌1～5 h；在转速为400～800 rpm的搅拌状态下，以1～3 mL/s的速率将步骤(2)中制备的玻璃分散液加入到高速混合器中，之后，转为500～700 rpm搅拌1～5 h；
（4）将步骤(3)中制备的复合浆料置于球磨罐中进行球磨，过100目筛，制备得到银浆。
2. 根据权利要求1所述的所述的一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：硝酸银作为银源，乙二醇为溶剂和还原剂，并且使用聚丙烯酸为表面活性剂，制备得到平均粒径≤200 nm的银粉。
3. 根据权利要求1所述的所述的一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，玻璃粉由平均粒径均≤500 nm的SnO2、SiO2、TiO2、Nb2O5、ZnO2组成。
4.根据权利要求1所述的所述的一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，步骤（3）中防沉剂为硅酸钠。
5.根据权利要求1所述的所述的一种晶体硅光伏电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，步骤（4）中制备复合浆料球磨氛围为氮气。
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