CN115565716A - 双面perc电池背场铝浆用有机粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面PERC电池背场铝浆用有机粘合剂及其制备方法，属于太阳能电池背面浆料制备技术领域。本发明所述有机粘合剂，按质量百分比计，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5～10％、聚乙烯醇缩乙醛1～5％、改性触变剂1～2％、有机溶剂83～93％。本发明制备的有机粘合剂载体，应用于双面PERC铝浆，在大尺寸硅片，高速印刷工艺上浆料印刷性能好，烘干后铝栅线粘附性强。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池背面浆料制备技术领域，尤其涉及双面PERC电池背场铝浆用有机载体及其制备方法。
背景技术
目前光伏市场以双面PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)太阳能电池技术为主流技术，占据市场90％以上的产能份额，并且随着大尺寸硅片(182/210mm规格)的推广，印刷速度不断提升(从300mm/s提高到400mm/s)，铝浆在印刷过程中易出现栅线虚印、主栅缺印、边框栅线粗线、皮带传输速度快导致烘干摩擦栅线掉粉等异常情况。因此需要针对上述情况，对浆料中有机粘合剂进行针对性研究。
目前市面上的双面PERC铝浆，为了保证背面细栅线的塑型性能，浆料体系粘度值较高，且触变性能稳定性较差，在大尺寸电池上采用快速印刷，容易导致印刷不良问题。另外市面上的浆料容易出现烘干后摩擦脱粉或者断栅的情况，主要是由于铝浆印刷后在三道烘箱出炉后，电池片表面温度较高，铝栅线与传输带接触容易造成栅线脱粉或断栅，从而会影响到四道主栅的印刷。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了双面PERC电池背场铝浆用有机粘合剂及其制备方法。本发明制备的有机粘合剂载体，应用于双面PERC铝浆，在大尺寸硅片，高速印刷工艺上浆料印刷性能好，烘干后铝栅线粘附性强。
本发明的技术方案如下：
双面PERC太阳能电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比计，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5～10％、聚乙烯醇缩乙醛1～5％、改性触变剂1-2％、有机溶剂83～93％。
进一步地，所述聚乙烯醇缩乙醛的缩醛度75％～80％。
进一步地，所述触变剂为聚酰胺蜡。
进一步地，所述触变剂为改性聚酰胺蜡。
进一步地，所述改性聚酰胺蜡的型号为6900-20X。
进一步地，所述有机溶剂由己二酸二锌酯与其他有机溶剂组成，所述其他有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、二甘醇二丁醚、卵磷脂、三甘醇一甲醚中的一种或者几种。
进一步地，所述己二酸二辛酯在有机粘合剂中的质量分数为10～15％，所述其他有机溶剂在有机粘合剂中的质量分数为68～83％。
一种所述有机粘合剂的制备方法，包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素、聚乙烯醇缩乙醛、有机溶剂，触变剂加入反应釜，搅拌的同时，加热升温至120～130℃，恒温搅拌2～3h，冷却，过滤得到有机粘结剂。
进一步地，所述加热的速率为10～15℃/min，所述搅拌的速度为45～60r/min。
一种所述有机粘合剂制备的双面PERC太阳电池背场铝浆。所述双面PERC太阳电池背场铝浆的制备是将20％所述有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
本发明用聚乙烯醇缩乙醛代替部分乙基纤维素，由于聚乙烯醇缩乙醛烘干后的黏附强度比乙基纤维素大，可以提高铝浆的黏附性；但当全部采用聚乙烯醇缩乙醛时，又会影响浆料的印刷触变性能。
所制备的有机粘合剂与无机粘合剂，铝粉及添加剂混合制备铝浆。
本发明有益的技术效果在于：
(1)本发明制备的有机粘合剂采用聚乙烯醇缩乙醛，己二酸二锌酯，以及改性聚酰胺蜡6900-20X，可使铝浆在较低粘度范围内(粘度范围15Pa.s-20Pa.s)，具有较好的触变性，在停止剪切后铝浆恢复粘度的速度相对较快。温度的变化对铝浆的触变性影响较小，铝浆成品粘度稳定性高，使用环境窗口宽。同时配方中采用聚乙烯醇缩乙醛代替部分的乙基纤维素，聚乙烯醇缩乙醛烘干后的粘附强度比乙基纤维素强，配方中添加该物质可增强栅线的粘附性。
(2)本发明使用己二酸二锌酯可以显著提高浆料的触变性。该物质有两个极性很强的酯基，可与乙基纤维素链上的羟基形成氢键，从而形成多维网状结构，促使浆料产生黏胶结构。使用改性聚酰胺蜡6900-20X(熔点145℃)作为触变剂，由于有机体系中溶剂主要是醇醚类，极性强，普通聚酰胺蜡(熔点120℃)在极性溶剂中有热返粗现象，结构不稳定，影响浆料在存储中触变性的变化，导致浆料印刷性能不稳定。改性聚酰胺蜡通过对分子中羟基进行处理，提高其抗醇性能。
(3)本发明通过对有机溶剂、触变剂及聚乙烯醇缩乙醛的使用，制备得到有机粘合剂，既可提升浆料的印刷过网性，减轻局部断栅和缺印的情况，又可保持浆料的塑型性能和避免渗浆。所制备的铝浆黏度控制在较低范围内在15-20Pa.s之间，即可保证浆料印刷性能，不断栅，无缺印，同时具有高触变性和良好的塑型性，以及在长时间高速剪切过程中，浆料变稀程度可控，避免渗浆。
附图说明
图1为双面PERC电池结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1(实施例1-3及对比例1为聚乙烯醇缩乙醛对铝浆烘干后铝栅线粘附强度的影响)
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素9％，聚乙烯醇缩乙醛1％，松油醇(其他溶剂)15％，丁基卡必醇(其他溶剂)20％，二甘醇二丁醚(其他溶剂)25％，三甘醇一甲醚(其他溶剂)14％，己二酸二锌酯(有机溶剂)15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素9％，聚乙烯醇缩乙醛1％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌的速度45r/min，升温至120℃后，恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例2
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素7％，聚乙烯醇缩乙醛3％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素7％，聚乙烯醇缩乙醛3％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度为45r/min，升温至120℃后，恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例3
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，各组分投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
对比例1(不含聚乙烯醇缩乙醛，全部为乙基纤维素)
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素10％，聚乙烯醇缩乙醛0％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素10％，聚乙烯醇缩乙醛0％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例4(实施例4-5和对比例2对比己二酸二锌酯对铝浆触变指数变化)双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇20％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯10％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇20％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯10％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例5
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例6
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚13.5％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1.5％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚13.5％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X1.5％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
实施例7
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚13％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 2％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚13％，己二酸二锌酯15％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 2％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
对比例2(配方中不含己二酸二锌酯)
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇30％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯0％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇30％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯0％，触变剂改性聚酰胺蜡6900-20X 1％，投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
对比例3(与实施例5比较，对比改性聚酰胺蜡对铝浆触变稳定性的影响)
双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，未改性聚酰胺蜡1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素5％，聚乙烯醇缩乙醛5％，松油醇15％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯15％，未改性聚酰胺蜡1％，各组分投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
对比例4(配方中不含有聚乙烯醇缩乙醛、己二酸二锌酯、改性聚酰胺蜡)双面PERC太阳电池背场铝浆用有机粘合剂，按质量百分比，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素10％，聚乙烯醇缩乙醛0％，松油醇30％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯0％，触变剂未改性聚酰胺蜡1％。
所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素10％，聚乙烯醇缩乙醛0％，松油醇30％，丁基卡必醇20％，二甘醇二丁醚25％，三甘醇一甲醚14％，己二酸二锌酯0％，触变剂未改性聚酰胺蜡1％，各组分投入反应釜中，电加热升温，升温速度为10℃/min；搅拌速度45r/min，升温至120℃恒温搅拌3小时，待反应釜内树脂和溶剂充分溶解混合，冷却后用280目丝网过滤，即可获得有机粘合剂成品。
将20％有机粘合剂、1.5％无机粘合剂、78％铝粉、0.5％分散剂搅拌分散混合均匀后，用三辊研磨机研磨4小时，即得所述太阳能背场铝浆。
测试例：
测定实施例1-3及对比例1制备的铝浆用于铝栅线制作时的黏附性能，结果如表1所示。
表1：聚乙烯醇缩乙醛对铝浆栅线粘附性影响
| 实施例 | 胶带撕拉烘干后铝栅线脱粉情况 |
| 实施例1 | 铝栅线胶带撕拉无脱粉 |
| 实施例2 | 铝栅线胶带撕拉无脱粉 |
| 实施例3 | 铝栅线胶带撕拉无脱粉 |
| 对比例1 | 铝栅线胶带撕拉脱粉严重 |
由表1可知，对比实施例1-3与对比例1，聚乙烯醇缩乙醛对铝浆烘干后铝栅线粘附强度有显著的效果。
测定实施例4-5及对比例2制备的铝浆的触变指数。触变指数的测定是通过博勒飞旋转粘度计进行测试，选取转速6r/min和60r/min的粘度值数据进行计算，触变指数＝η6/η60，测试结果如表2所示。
表2：己二酸二锌酯对铝浆触变指数变化影响
| 实施例 | 铝浆触变指数 |
| 实施例4 | 2.69 |
| 实施例5 | 2.86 |
| 对比例2 | 2.43 |
由表可知，对比实施例4-5与对比例2可知，使用己二酸二锌酯可提高铝浆触变指数。
测定实施例5及对比例3制备的铝浆在刚制备好及存储30天的触变指数，以考察其稳定性。触变指数的测定是通过博勒飞旋转粘度计进行测试，选取转速6r/min和60r/min的粘度值数据进行计算，触变指数＝η6/η60。结果如表3所示。
表3：改性聚酰胺蜡对铝浆触变稳定性影响
| 实施例 | 铝浆触变指数 | 铝浆存储30天后触变指数 |
| 实施例5 | 2.86 | 2.89 |
| 对比例3 | 2.81 | 2.53 |
由表可知，对比实施例5与对比例3说明，改性聚酰胺蜡对铝浆触变稳定性较好。
对实施例5与对比例4浆料印刷性能测试，在网版设计100μm栅线宽度使用，182mm规格单晶印刷，印刷速度400mm/s。结果如表4所示。
表4：实施例5与对比例4浆料印刷性能测试
由表4可知，通过对有机粘合剂的优化，可有效改善铝浆的印刷性。提高生产良率。
以上实施例仅为本发明的优选方案，本发明并不限于以上实施例，对于本领域的技术人员可以有多种变化，凡在本发明设计原则之内所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.双面PERC太阳能电池背场铝浆用有机粘合剂，其特征在于，按质量百分比计，所述有机粘合剂包括如下组分：乙基纤维素5～10％、聚乙烯醇缩乙醛1～5％、触变剂1～2％、有机溶剂83～93％。
2.根据权利要求1所述的有机粘合剂，其特征在于，所述聚乙烯醇缩乙醛的缩醛度75％～80％。
3.根据权利要求1所述的有机粘合剂，其特征在于，所述触变剂为聚酰胺蜡。
4.根据权利要求3所述的有机粘合剂，其特征在于，所述触变剂为改性聚酰胺蜡。
5.根据权利要求4所述的有机粘合剂，其特征在于，所述改性聚酰胺蜡的型号为6900-20X。
6.根据权利要求1所述的有机粘合剂，其特征在于，所述有机溶剂由己二酸二锌酯与其他有机溶剂组成，所述其他有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、二甘醇二丁醚、卵磷脂、三甘醇一甲醚中的一种或者几种。
7.根据权利要求6所述的有机粘合剂，其特征在于，所述己二酸二辛酯在有机粘合剂中的质量分数为10～15％，所述其他有机溶剂在有机粘合剂中的质量分数为68～83％。
8.一种权利要求1-7任一项所述有机粘合剂的制备方法，其特征在于，所述有机粘合剂的制备方法包括如下步骤，按质量百分比：
将乙基纤维素、聚乙烯醇缩乙醛、有机溶剂，触变剂加入反应釜，搅拌的同时，加热升温至120～130℃，恒温搅拌2～3h，冷却，过滤得到有机粘结剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述加热升温的速率为10～15℃/min，所述搅拌的速度为45～60r/min。
10.一种权利要求1-7任一项所述有机粘合剂制备的双面PERC太阳电池背场铝浆。
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