CN115691856A - 一种用于激光打印浆料 - Google Patents

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黄瑞武
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Abstract

本发明公开了一种用于激光打印浆料,包括如下组分原料:导电银浆93‑96份,粘合剂0.8‑2.0份,固化剂0.5‑1.2份,脱模剂0.7‑1.0份,稀释剂0.8‑1.2份,除泡剂0.2‑1.0份,活性剂0.6‑0.8份。本发明所述用于激光打印浆料可以直接应用到激光打印技术当中,就是通过激光光束将浆料打印到电池片上,相比传统丝网印刷技术,激光打印的栅线图形宽度更加的小,高度更高;因为栅线的宽度更小可以让电池片接收太阳能光照面积更大,吸收光照越强,整体转换效率更高,栅线变高是在提高光照面积的同时也没有降低栅线的性能,并且栅线图形更加均匀,附着在栅线的浆料附着力更强,从而提高硅太阳能电池片的转化效率。

Description

一种用于激光打印浆料
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,涉及太阳能电池片的正极栅线制备,具体为一种用于激光打印浆料。
背景技术
目前,在硅太阳能电池片的制造工艺中,先通过激光在电池片表面刻出栅线,然后在正面将导电浆料通过丝网印刷的技术将浆料印刷在栅线里面,但是丝印过程容易出现多种产品缺陷,最容易出现的产品缺陷是虚线,一种是银浆线路外观宽度尺寸变窄或断开的虚线缺陷,另一种是银浆线路外观宽度尺寸不变,银浆线路的厚度变薄的虚线缺陷;印刷过程中丝网与基底(硅片)接触,易造成硅片的破损及二次污染;目前印刷精度和印刷细栅的高宽比很难再提高。虽然丝网印刷工艺也经历了一次印刷到多次印刷的转变,栅线的高宽比虽有所提高,但在效率提升上与其带来的印刷精度难以控制以及栅极延展等质量问题相比贡献甚小。
另外,因为浆料具有导电性能,所以将浆料用丝网在栅线内再经过烧结后,导电浆料直接与电池片是电接触,并形成一条条栅线式的正面电极,因此导电浆料形成的正面电极与电池片的接触效果是决定硅太阳能电池片光电转换效率的重要因素之一,浆料的性能直接影响到硅电池片的功率、导电性、附着力、转换效率。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明目的是提供一种用于激光打印浆料,不仅解决丝网印刷栅线宽度过宽、高度过矮的问题,还可以让浆料在栅线内更加均匀,附着力更强,从而提高整个电池片的使用寿命和光电转换效率。
本发明是采用如下技术方案实现的:
一种用于激光打印浆料,包括如下组分原料:导电银浆93-96份,粘合剂0.8-2.0份,固化剂0.5-1.2份,脱模剂0.7-1.0份,稀释剂0.8-1.2份,除泡剂0.2-1.0份,活性剂0.6-0.8份。
本发明方案是对已有的适用于丝网印刷技术的导电银浆进行技术改进,经过实验验证,增加了粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂等,能够应用于激光打印中。
进一步优选的,包括如下组分原料:导电银浆94-95.5份,粘合剂1.0-1.7份,固化剂0.5-1.0份,脱模剂0.7-1.0份,稀释剂1.0-1.2份,除泡剂0.5-1.0份,活性剂0.6-0.8份。
进一步优选的,包括如下组分原料:导电银浆94份,粘合剂1.5-1.7份,固化剂0.8-1.0份,脱模剂0.8-1.0份,稀释剂1.0-1.2份,除泡剂0.6-1.0份,活性剂0.7份。
进一步优选的,导电银浆、粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂合计100份。
进一步优选的,所述粘合剂采用乙基纤维素;所述固化剂采用聚酰胺;所述脱模剂采用二甲基硅油;所述稀释剂采用二乙二醇单丁醚;所述除泡剂采用硅油;所述活性剂采用聚乙二醇。
本发明所述的用于激光打印浆料采用如下方法制备:一、按照上述太阳能电池片浆料中各成份的配比量,称取导电银浆、粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂;二、先将配料中的稀释剂二乙二醇单丁醚按配比份数滴入粘合剂乙基纤维素中,待粘合剂完全溶解后直接加入导电银浆中进行混料;三、继续按配比加入固化剂、脱模剂、除泡剂、活性剂,充分混合后放置高速搅拌机中,搅拌均匀,得到均匀的浆料,最后将浆料放置三辊研磨机中,研磨至导电浆料的细度小于15μm,浆料的粘度200-450pa.s,固含量为90-93%,浆料表面流平性更强。
在激光打印技术中,需要将浆料涂布在载板上,再通过激光光束将浆料打印到电池片上;浆料需要均匀的涂布在载板上,所以浆料需要有一定粘度附着在载板上,再通过激光打印之后,要完整的将浆料打印到电池片上。本发明对已有的导电银浆进行改进后,可以直接应用到激光打印技术当中,激光打印就是通过激光光束将浆料打印到电池片上,相比传统的丝网印刷技术,激光打印的栅线图形宽度更加的小,高度更高;因为栅线的宽度更小可以让电池片接收太阳能光照面积更大,吸收光照越强,整体转换效率更高,栅线变高是在提高光照面积的同时也没有降低栅线的性能,并且栅线图形更加均匀,附着在栅线的浆料附着力更强,从而提高硅太阳能电池片的转化效率。
本发明设计合理,该激光打印浆料进行激光打印后的栅线相比于传统丝网印刷制作的栅线宽度更窄、高度更高,具有很好的实际应用价值。
附图说明
图1表示实例A-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为18.488μm。
图2表示实例A-1组激光打印栅线高度图,其中高度为9.32μm。
图3表示实例B-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为17.420μm。
图4表示实例B-1组激光打印栅线高度图,其中高度为9.14μm。
图5表示实例C-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.781μm。
图6表示实例C-1组激光打印栅线高度图,其中高度为9.59μm。
图7表示实例D-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为17.315μm。
图8表示实例D-1组激光打印栅线高度图,其中高度为10.44μm。
图9表示实例D-2组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.850μm。
图10表示实例D-2组激光打印栅线高度图,其中高度为10.09μm。
图11表示实例E-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.809μm。
图12表示实例E-1组激光打印栅线高度图,其中高度为10.18μm。
图13表示实例E-2组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.786μm。
图14表示实例E-2组激光打印栅线高度图,其中高度为11.42μm。
图15表示实例E-3组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.192μm。
图16表示实例E-3组激光打印栅线高度图,其中高度为10.79μm。
图17表示实例F-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为15.797μm。
图18表示实例F-1组激光打印栅线高度图,其中高度为11.51μm。
图19表示实例F-2组激光打印栅线宽度图,其中宽度为15.645μm。
图20表示实例F-2组激光打印栅线高度图,其中高度为11.23μm。
图21表示实例F-3组激光打印栅线宽度图,其中宽度为15.136μm。
图22表示实例F-3组激光打印栅线高度图,其中高度为11.41μm。
图23表示实例F-4组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.062μm。
图24表示实例F-4组激光打印栅线高度图,其中高度为11.42μm。
图25表示实例G-1组激光打印栅线宽度图,其中宽度为16.673μm。
图26表示实例G-1组激光打印栅线高度图,其中高度为10.89μm。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
为了将应用于丝网印刷技术的导电银浆能够适合应用于激光打印,本发明对其进行技术改进,经过实验验证,增加了粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂等。
本发明所述的一种用于激光打印浆料,包括如下组分原料:导电银浆93-96份,粘合剂0.8-2.0份,固化剂0.5-1.2份,脱模剂0.7-1.0份,稀释剂0.8-1.2份,除泡剂0.2-1.0份,活性剂0.6-0.8份。
在激光打印技术中,需要将浆料涂布在载板上,再通过激光光束将浆料打印到电池片上;浆料需要均匀的涂布在载板上,所以浆料需要有一定粘度附着在载板上,再通过激光打印之后,要完整的将浆料打印到电池片上。
其中,导电银浆采用外购获得即可。
粘合剂可以使浆料有粘性,既能将浆料粘在载板上进行激光打印,也可以经过激光打印之后附着在电池片上不会脱落,保证电池片的寿命;本发明实施例中,粘合剂采用乙基纤维素。
脱模剂融合在浆料里面,保证在激光打印的过程,涂布在载板上的浆料经过激光的照射可以完整的从载板上脱落之电池片的栅线内,不会残留在载板上,影响后面的工艺;本发明实施例中,脱模剂采用二甲基硅油。
活性剂使得浆料流动性更好,不管是在载板上涂布还是激光打印都有促进作用,使得浆料流动性更强,可以更好涂布在载板上和进行回收,以免造成不必要的浪费,更有利于激光打印塑形;本发明实施例中,活性剂采用聚乙二醇。
固化剂让整个浆料有一定的固态形状,不会像水流一样随意流淌,有一定的粘稠度;本发明实施例中,固化剂采用聚酰胺。
稀释剂主要功能便是改善浆料的工艺性能,以便于浆料在使用过程中便于有效的打印在电池片栅线内;稀释剂可降低粘合剂的粘度,是改善浆料工艺性能而加入的与粘合剂混溶性良好的液体物质,调配浆料时必须要使所配制的稀释剂充分溶解;本发明实施例中,稀释剂采用二乙二醇单丁醚。
除泡剂是除掉在制作浆料过程中的泡泡,防止浆料在后期的激光打印电池片中有不良的情况;本发明实施例中,除泡剂采用硅油。
根据以上改进现有的导电银浆适用于激光打印技术,具体实施例如下:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
上述实施例中用于激光打印浆料的制备方法:一、按照上述浆料中各成份的配比量,称取导电银浆、粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂;二、先将配料中的稀释剂二乙二醇单丁醚按配比份数滴入粘合剂乙基纤维素中,待粘合剂完全溶解后直接加入导电银浆中进行混料;三、继续按配比加入固化剂、脱模剂、除泡剂、活性剂,充分混合后放置高速搅拌机中,搅拌均匀,得到均匀的浆料,最后将浆料放置三辊研磨机中,研磨至导电浆料的细度小于15μm,浆料的粘度200-450pa.s,固含量为90-93%,浆料表面流平性更强。
对上述实施例进行性能测试如下:
1、采用基恩士VHX-7000系列3D数码显微镜检测栅线宽度、高度和载板的清洁度。
2、采用BROOKFIELD粘度计,14号转子,10转保持4-5分钟后读取粘度计数值。
3、采用刮板细度计检测浆料细度。
具体详细性能参数如下表:
Figure 129025DEST_PATH_IMAGE002
对比实例A-1在没有加入特殊溶剂进行处理前,使用原始浆料时,整体的浆料性能没有太大区别,但是在激光打印过程中激光打印的宽度相对较大,高度相对较小,并且比较容易出现断栅和不均匀的情况。
对比B-1~C-1有加入部分溶剂处理后,浆料的细度有所提高,激光打印出来的栅线宽度相对较小,高度相对较大,整体宽高比也提高,载板清洁程度也有所提高,但是仍然会出现断栅现象。
对比实例D-1~D-2根据一定配比加入了所有的配比溶剂,浆料的粘度有所提升,浆料细度基本持平,但是得到栅线的宽高比更高,并且未出现断栅情况,但是载板清洁度相对提升不大。
对比实例E-1~E-3对应的测试结果可知,对所加的配比溶剂的配比份额有增加,令制备得到的浆料在激光打印出来栅线,宽高比更高,并且更稳定,浆料的细度也有所提升,随着加入溶剂配比份额的增加呈现出明显的优化趋势。
通过对比实例F-1~G-1持续的增加份额的配比,所带来的激光打印宽高比更高和更稳定,并且载板的清洁度也达到了最高99.5%,基本干净整洁的状态,整体来看浆料性能与前几组数据相比,处于一个中性能数值,根据F-4和G-1的两组数据对比,持续增加某一种溶剂和量和所有溶剂的量无法再提高激光打印栅线的效果,所以通过对比F-1~F-3测试结果可知,本发明提供的的导电浆料在栅线宽度,栅线高度,载板清洁度,浆料粘度,浆料细度,栅线均匀性上均有优异表现。
本发明与现有的丝网印刷栅线技术相比,实现了采用激光打印技术直接将浆料打印在栅线内。因为传统浆料有粘性和附着力更强,流动性差等问题,在直接进行激光打印的过程中会出现浆料没有完全打印下来,或者附着在载板上,甚至还会在电池片上直接出现断栅的现象,并且流动性差也会在开始涂布工序中涂布不均匀,导致后面激光打印出来的栅线不均匀,导致最终电池片转换效率不高等。本发明实施例对已有的导电银浆进行改进后,该用于激光打印浆料经过配比调配后浆料的粘度、细度、固含量、流动性及脱模性的指标都很好的适配激光打印技术,使用这款调配后的浆料再结合激光打印技术,相比现有的丝网印刷栅线的技术,采用激光打印栅线打印出来的栅线宽度更小、栅线高度更高,从而大大节省浆料的用量,因为激光打印的栅线更小,相比丝网印刷的栅线宽度小了40%-70%,所以对于整个电池片来说,电池片可以接收到太阳能光照面积更大、栅线更高,则在提高光照面积的同时也没有降低栅线的性能,并且通过激光打印的栅线图形更加均匀,附着在栅线的浆料附着力更强,因为光伏电池片是室外使用,如果栅线宽高比和附着力越大,栅线的性能越强,使用寿命就越强。另外,又因为采用传统丝网印刷之后,需要将电池片进行高温烧结工艺,因为烧结过后导电浆料与电池片之间形成电接触,并形成栅线式的正面电极,所以这时候的浆料会完全附着在电池片上,又因为电池片与导电浆料形成正面电极的接触效果是决定光电转换效率的重要因素之一,所以丝网印刷完成后通过物流运输至烧结工艺工站中时,可能会因为运输的震动和抓取位移,导致丝印在栅线上的浆料出现位移的情况,造成最后烧结出来的栅线有断栅,栅线不均匀的情况,因为丝网印刷是单纯靠浆料的粘性附着在电池片上的。而通过激光打印后的栅线则不会出现这种情况,因为激光打印是通过在载板上先涂布浆料,再通过激光打印至电池片的栅线内,因为激光自身就通过高温加热让浆料脱模至电池片上,所以在激光打印这个工艺上已经对栅线有一个初步的高温烧结固化,所以再运输至烧结工站时,就不会出现烧结出来的栅线有断栅,栅线不均匀的情况。又因为激光打印是通过在载板上先涂布浆料,再通过激光打印至电池片的栅线内,所以激光打印多少浆料,载板就涂布多少浆料,相比丝网印刷在同一块电池片上印满栅线,所使用的浆料更少,可以很好的节省浆料等。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照本发明实施例进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明的技术方案的精神和范围,其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (9)

1.一种用于激光打印浆料,其特征在于:包括如下组分原料:
导电银浆93-96份,粘合剂0.8-2.0份,固化剂0.5-1.2份,脱模剂0.7-1.0份,稀释剂0.8-1.2份,除泡剂0.2-1.0份,活性剂0.6-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:包括如下组分原料:导电银浆94-95.5份,粘合剂1.0-1.7份,固化剂0.5-1.0份,脱模剂0.7-1.0份,稀释剂1.0-1.2份,除泡剂0.5-1.0份,活性剂0.6-0.8份。
3.根据权利要求2所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:包括如下组分原料:导电银浆94份,粘合剂1.5-1.7份,固化剂0.8-1.0份,脱模剂0.8-1.0份,稀释剂1.0-1.2份,除泡剂0.6-1.0份,活性剂0.7份。
4.根据权利要求3所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:导电银浆、粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂合计100份。
5.根据权利要求3所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:包括如下组分原料:导电银浆94份,粘合剂1.5份,固化剂1.0份,脱模剂0.8份,稀释剂1.0份,除泡剂1.0份,活性剂0.7份。
6.根据权利要求3所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:包括如下组分原料:导电银浆94份,粘合剂1.7份,固化剂0.8份,脱模剂1.0份,稀释剂1.0份,除泡剂0.8份,活性剂0.7份。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:所述粘合剂采用乙基纤维素;所述固化剂采用聚酰胺;所述脱模剂采用二甲基硅油;所述稀释剂采用二乙二醇单丁醚;所述除泡剂采用硅油;所述活性剂采用聚乙二醇。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:采用如下方法制备:
步骤一、按照上述太阳能电池片浆料中各成份的配比量,称取导电银浆、粘合剂、固化剂、脱模剂、稀释剂、除泡剂、活性剂;
步骤二、先将配料中的稀释剂二乙二醇单丁醚按配比份数滴入粘合剂乙基纤维素中,待粘合剂完全溶解后直接加入导电银浆中进行混料;
步骤三、继续按配比加入固化剂、脱模剂、除泡剂、活性剂,充分混合后放置高速搅拌机中,搅拌均匀,得到均匀的浆料。
9.根据权利要求8所述的一种用于激光打印浆料,其特征在于:步骤三中,得到的均匀浆料放置三辊研磨机中,研磨至导电浆料的细度小于15μm,浆料的粘度200-450pa.s,固含量为90-93%。
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