CN115772005A - 一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法 - Google Patents

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郑涛
刘经英
吕景文
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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法,玻璃粉包含了Bi2O3、B2O3、ZnO、BaO、SiO2、Sb2O3;本发明所提供的玻璃粉解决了目前太阳能电池银浆用玻璃粉存在因含铅导致的污染问题;同时,本方案的玻璃粉能够良好的侵蚀氮化硅减反射膜,促进银粉熔融,使银与硅基片形成良好的Ag‑Si欧姆接触电极;有适合的热膨胀系数、特征温度以及良好的化学稳定性,使其在硅片正面提供较高的焊接附着力,不影响银浆的接触电阻性能,从而提高太阳能电池片的光电转换效率和光伏组件的安全性。

Description

一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置。在半导体的P-N结上入射合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于P-N结处存在电势差,空穴和电子以相反的方向跨过该结移动。电子移动到负极触点,空穴移动到正极触点,从而产生能向外部电路输送电力的电流。太阳能电池的电极触点对于电池的性能很重要。
太阳能电池正极导电银浆是制作光电太阳能电池重要的基础材料,用于制作晶体硅太阳能电池的正面电极。由银粉、有机载体和玻璃粉三种成分组成。其作用原理:银粉烧结后形成导电电极,有机载体保证银浆所需的必要流动性,玻璃粉在烧结过程中侵蚀氮化硅减反射膜,促进银粉熔融,并使银与硅基片形成Ag-Si欧姆接触电极。
目前市场上用于太阳能电池银浆中的玻璃粉大多为含铅玻璃粉,由于氧化铅的含量比较高,在生产过程中的粉末扬尘以及熔制过程的挥发使含铅化合物进入空气中而被人体吸入,从而危害人体健康,废弃的含氧化铅产品还会造成土地及水体污染。因此,铅作为一种重金属,严重危害了社会环境以及人类的身体健康,已经被世界各国限制或者禁止使用。
因此制备一种能侵蚀减反射膜层、促进银粉熔融、具有合适膨胀系数、较低软化温度、良好流动性和化学稳定性的太阳能银浆用无铅玻璃粉是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足,提供一种能侵蚀减反射膜层、促进银粉熔融、具有合适膨胀系数、较低软化温度、良好流动性和化学稳定性的太阳能银浆用无铅玻璃粉。
本发明的第二个目的在于提供一种上述玻璃粉的制备方法。
本发明的第一目的是通过以下技术方案实现的:一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉,所属玻璃粉按质量百分比,由以下组分组成:50-70%的Bi2O3、10-30%的B2O3、0.1-20%的BaO、0.1-15%的ZnO、0.1-5%的SiO2、0.1-1%的Sb2O3
采用Bi2O3、B2O3来构建玻璃结构,Bi2O3对阳能电池的减反射膜层有腐蚀作用,且熔点低、兼具优异的流动性,保障玻璃熔化后对硅基板和银粉的润湿性;鉴于Bi2O3和B2O3为缺氧体,加入BaO和ZnO为主体的金属氧化物来供氧,同时可以起到断网作用、降低玻璃的软化温度;在此基础上,添加SiO2可以提高玻璃的化学稳定性,添加Sb2O3作澄清剂。
优选地,所述氧化钡和所述氧化锌的重量百分数之和为玻璃粉原料总重量的10-20%。
优选地,所述玻璃粉的软化温度为450-550℃
优选地,所述玻璃粉的膨胀系数为60-80×10-7/K。
本发明的第二目的是通过以下技术方案实现的:一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法包括以下步骤:
(1)按比例称取玻璃粉的原料,放入玛瑙研钵中混合均匀;
(2)将混合均匀后的原料装入氧化铝坩埚中,在900-1000℃的高温炉中恒温熔化,保温30-60分钟,得到均匀的玻璃熔液;
(3)得到的一部分均匀玻璃液浇铸成长条状玻璃,放入400-500℃马弗炉中退火;
(4)将剩余均匀玻璃熔液倒入装有去离子水的容器中淬冷,得到玻璃碎渣,将玻璃碎渣放入恒温干燥箱中,烘干;
(5)将烘干后的玻璃碎渣进行湿法球磨,将球磨后的玻璃料放入恒温干燥箱中,烘干;
(6)将玻璃料进行过筛,得到玻璃粉。
本发明所提供的玻璃粉解决了目前太阳能电池银浆用玻璃粉存在因含铅导致的污染问题;同时,本方案的玻璃粉能够良好的侵蚀氮化硅减反射膜,促进银粉熔融,使银与硅基片形成良好的Ag-Si欧姆接触电极;具有适合的热膨胀系数、特征温度以及良好的化学稳定性,使其在硅片正面提供较高的焊接附着力,不影响银浆的接触电阻性能,从而提高太阳能电池片的光电转换效率和光伏组件的安全性。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式做进一步描述。
实施例1
一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的组成及其质量百分比为:56%的Bi2O3、24%的B2O3、8.2%的BaO、8.7%的ZnO、2.2%的SiO2、0.9%的Sb2O3。该玻璃粉的软化温度为500℃,热膨胀系数70×10-7/K。
上述太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:(1)按照上述配比称量各组分;(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀;(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚放入高温炉中熔制成玻璃液,熔炼温度为950℃,保温时间为30min;(4)将一部分玻璃液浇铸成长条状并放入马弗炉中退火,剩余玻璃液到入去离子水中水淬成玻璃碎渣,退火温度为400℃,保温时间2h;(5)退火后的玻璃磨制成5×5×50mm的样品用于测试热膨胀系数,水淬后的玻璃碎渣烘干后进行湿法球磨;(6)球磨后筛选玻璃粉。
实施例2
一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的组成及其质量百分比为:60.4%的Bi2O3、21%的B2O3、7.6%的BaO、8%的ZnO、2%的SiO2、0.9%的Sb2O3。该玻璃粉的软化温度为492℃,热膨胀系数73×10-7/K。
上述太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:(1)按照上述配比称量各组分;(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀;(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚放入高温炉中熔制成玻璃液,熔炼温度为930℃,保温时间为40min;(4)将一部分玻璃液浇铸成长条状并放入马弗炉中退火,剩余玻璃液到入去离子水中水淬成玻璃碎渣,退火温度为420℃,保温时间2h;(5)退火后的玻璃磨制成5×5×50mm的样品用于测试热膨胀系数,水淬后的玻璃碎渣烘干后进行湿法球磨;(6)球磨后筛选玻璃粉。
实施例3
一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的组成及其质量百分比为:54.8%的Bi2O3、23.7%的B2O3、12%的BaO、6.3%的ZnO、2.2%的SiO2、1%的Sb2O3。该玻璃粉的软化温度为500℃,热膨胀系数74×10-7/K。
上述太阳能电池银浆用无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:(1)按照上述配比称量各组分;(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀;(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚放入高温炉中熔制成玻璃液,熔炼温度为970℃,保温时间为35min;(4)将一部分玻璃液浇铸成长条状并放入马弗炉中退火,剩余玻璃液到入去离子水中水淬成玻璃碎渣,退火温度为430℃,保温时间2h;(5)退火后的玻璃磨制成5×5×50mm的样品用于测试热膨胀系数,水淬后的玻璃碎渣烘干后进行湿法球磨;(6)球磨后筛选玻璃粉。

Claims (4)

1.一种太阳能电池银浆用无铅玻璃粉,其特征在于,按质量百分比,由以下组分组成:50-70%的Bi2O3、10-30%的B2O3、0.1-20%的BaO、0.1-15%的ZnO、0.1-5%的SiO2、0.1-1%的Sb2O3
2.如权利要求1所述的太阳能电池银浆用无铅玻璃粉,其特征在于,所述玻璃粉的软化温度为450-550℃。
3.如权利要求1所述的太阳能电池银浆用无铅玻璃粉,其特征在于,所述玻璃粉的热膨胀系数为60-80×10-7/K。
4.如权利要求1所述的太阳能电池银浆用无铅玻璃粉,其特征在于,所属玻璃粉的制备方法包含以下步骤:
(1)按比例称取玻璃粉的原料,放入玛瑙研钵中混合均匀;
(2)将混合均匀后的原料装入氧化铝坩埚中,在900-1000℃的高温炉中恒温熔化,保温30-60分钟,得到均匀的玻璃液;
(3)将得到的一部分均匀玻璃液浇铸成长条状玻璃,放入400-500℃马弗炉中退火;
(4)将剩余均匀玻璃熔液倒入装有去离子水的容器中淬冷,得到玻璃碎渣;将玻璃碎渣放入恒温干燥箱中,烘干;
(5)将烘干后的玻璃碎渣进行湿法球磨,将球磨后的玻璃料放入恒温干燥箱中,烘干;
(6)将玻璃料进行过筛,得到玻璃粉。
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