CN116072328A - 一种水性环保型太阳能电池焊接银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水性环保型太阳能电池焊接银浆及其制备方法，该水性环保型太阳能电池焊接银浆按重量百分比计由以下组分组成：银粉45‑65%；玻璃粉2‑5%；水溶性树脂2‑5%；触变剂0.5‑5%；去离子水30‑50%；表面活性剂0.1‑1.5%。本申请通过单纯以水作为溶剂，将水溶剂取代了传统制备方法中有机溶剂，从而减少了有溶剂的挥发，降低了环境污染的同时满足晶体硅太阳能电池焊接银浆的性能要求，是绿色环保型的新型导电浆料，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本申请属于化工技术领域，具体涉及一种水性环保型太阳能电池焊接银浆及其制备方法。
背景技术
在太阳能电池工业生产中，焊接银浆是不可或缺的电极金属化材料之一。焊接银浆一般由银粉、玻璃粉、有机树脂、有机溶剂和助剂等组成，其中有机溶剂在浆料中的重量占比30-50％，在浆料印刷、烘干和烧结的使用过程中，有机溶剂完全挥发排放到空气中会产生大气污染。
专利CN 105551568 A公开了一种用于晶硅太阳能电池的水性环保高效导电银浆及其制备方法，但从浆料组成来看，其中的银浆含有1-6％的环保型溶剂，并非以水为溶剂。专利CN 104036844 A公开了环保型水溶性的太阳能电池正极银浆及其制备方法，其中的银浆含有1-15％的丙三醇，没有实现单纯以水作为溶剂，同样会产生有机排放。
发明内容
本申请提供一种水性环保型太阳能电池焊接银浆及其制备方法，以解决传统制备方法中会产生有机排物放的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：包含以下组分及质量百分含量：银粉45-65％；玻璃粉2-5％；水溶性树脂2-5％；触变剂0.5-5％；去离子水30-50％；表面活性剂0.1-1.5％。
进一步，所述银粉的粒径为0.1-1.5μm，且所述银粉的振实密度为2.5-4.5g/cm3。
进一步，所述玻璃粉为金属玻璃，且所述玻璃粉的粒径为0.2-2.0μm。
进一步，所述水溶性树脂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
进一步，所述触变剂为水性聚乙烯蜡或水性聚酰胺蜡中的一种或多种。
进一步，所述表面活性剂为烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、烷基磷酸酯、脂肪酸盐中的一种或多种。
本申请采用的另一个技术方案是：一种水性环保型太阳能电池焊接银浆的制备方法，包括以下步骤：
按比例将表面活性剂、触变剂、去离子水以及粘合剂进行混合，搅拌均匀后加入玻璃粉和银粉，再充分搅拌，以使得玻璃粉和银粉分散均匀，获得初始银浆；所述初始银奖通过三辊研磨3-5遍，再进行搅拌调粘获得所述水性环保型太阳能电池焊接银浆。
进一步，所述粘合剂的制备方法包括：
将树脂粉加入去离子水中，在常温下搅拌至树脂完全溶解于水，过400目筛网，获得所述粘合剂。
进一步，所述玻璃粉的制备方法包括以下步骤：
将多种各金属氧化物混合，搅拌均匀后放置于素石英坩埚中，在1000-1200℃高温下熔融并保温30-60mi n，获得玻璃液；用去离子水对所述玻璃液进行水淬得到玻璃晶态，所述玻璃晶态经烘干、破碎后进行湿法球磨，在球磨过程中加入硬脂酸或硬脂酸盐作为表面改性剂对玻璃粉表面进行改性，获得所述玻璃粉。
本申请的有益效果是：本申请通过单纯以水作为溶剂，将水溶剂取代了传统制备方法中有机溶剂，从而减少了有溶剂的挥发，降低了环境污染的同时满足晶体硅太阳能电池焊接银浆的性能要求，是绿色环保型的新型导电浆料，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其中各组分和重量百分比：银粉45-65％；玻璃粉2-5％；水溶性树脂2-5％；触变剂0.5-5％；去离子水30-50％；表面活性剂0.1-1.5％。
银粉的粒径为0.1-1.5μm，且银粉的振实密度为2.5-4.5g/cm3中的一种或多种。
玻璃粉为金属玻璃，且玻璃粉的粒径为0.2-2.0μm。其中玻璃粉为含有铜-锰-铋或铜-锰-铅的玻璃体系。
水溶性树脂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。树脂在浆料中起到成膜作用，选用这类树脂的原因在于它们在水中溶解性好，成膜能力强，在高温烧结过程中碳残留低，对银浆的导电性和焊接性能影响小。
触变剂为水性聚乙烯蜡或水性聚酰胺蜡中的一种或多种。
表面活性剂为烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、烷基磷酸酯、脂肪酸盐中的一种或多种。
实施例1
本申请提供了一种水性环保型太阳能电池焊接银浆的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备粘合剂。
具体的，按照上述的具体比例，将树脂粉加入去离子水中，在常温下搅拌至树脂完全溶解于水，过400目筛网，获得所述粘合剂。
S2.制备玻璃粉。
具体的，将多种各金属氧化物和其余化合物混合，搅拌均匀后放置于素石英坩埚中，在1000-1200℃高温下熔融并保温30-60mi n，获得玻璃液。
随后用去离子水对所述玻璃液进行水淬得到玻璃晶态，所述玻璃晶态经烘干、破碎后进行湿法球磨，在球磨过程中加入硬脂酸或硬脂酸盐作为表面改性剂对玻璃粉表面进行改性，获得所述玻璃粉。
S4.按上述比例将表面活性剂、触变剂、去离子水以及粘合剂进行混合，搅拌均匀后加入玻璃粉和银粉，再充分搅拌，以使得玻璃粉和银粉分散均匀，获得初始银浆。
S5.初始银奖通过三辊研磨3-5遍，再进行搅拌调粘获得上述的水性环保型太阳能电池焊接银浆。
实施例2
本实施例选用的银浆配方为银粉50％、玻璃粉2.5％、水溶性树脂2.2％、触变剂1％、表面活性剂0.5％、去离子水43.8％。其中，银粉粒径为0.26μm、振实密度为2.8g/cm3；玻璃粉为含有铜-锰-铋的玻璃体系，粒径为0.8μm；树脂为羟甲基纤维素；触变剂为水性聚乙烯蜡；表面活性剂为烷基磺酸钠。
将上述材料按照实施例1的制备方法进行制备，获得一号银浆。
实施例3
本实施例选用的银浆配方为银粉65％、玻璃粉4％、水溶性树脂3％、触变剂4.5％、表面活性剂1.5％、去离子水22％。其中银粉粒径为0.8μm、振实密度3.8g/cm3；玻璃粉为含有铜-锰-铋的玻璃体系，粒径为0.8μm；树脂为羟乙基纤维素；触变剂为水性聚酰胺蜡；表面活性剂为脂肪醇醚硫酸钠。
将上述材料按照实施例1的制备方法进行制备，获得二号银浆。
实施例4
本实施例选用的银浆配方为银粉45％、玻璃粉5％、水溶性树脂4.5％、触变剂3％、表面活性剂1％、去离子水41.5％。其中银粉为粒径D50＝0.15μm、振实密度2.6g/cm3和粒径为1.1μm、振实密度4.2g/cm3的组合，粗细银粉重量比例为1：4；玻璃粉为含有铜-锰-铋的玻璃体系，粒径D50＝1.6μm；树脂为羟丙基甲基纤维素；触变剂为水性聚乙烯蜡；表面活性剂为烷基磺酸钠。
将上述材料按照实施例1的制备方法进行制备，获得三号银浆。
实施例5
本实施例选用的银浆配方为银粉54％、玻璃粉3.6％、水溶性树脂3.2％、触变剂1％、表面活性剂0.6％、去离子水37.6％。其中银粉为粒径为0.2μm、振实密度2.9g/cm3和粒径为1μm、振实密度4.5g/cm3的组合，粗细银粉重量比例为2：3；玻璃粉为含有铜-锰-铅的玻璃体系，粒径为0.9μm；树脂为羟乙基纤维素和羟丙基纤维素重量比例为1：1的混合物；触变剂为水性聚酰胺蜡；表面活性剂为烷基磷酸酯。
将上述材料按照实施例1的制备方法进行制备，获得四号银浆。
实施例6
本实施例选用的银浆配方为银粉59％、玻璃粉3％、水溶性树脂3.6％、触变剂2.5％、表面活性剂0.6％、去离子水31.3％。其中银粉为粒径为0.35μm、振实密度3.1g/cm3和粒径为0.7μm、振实密度4g/cm3的组合，粗细银粉重量比例为3：2。玻璃粉为含有铜-锰-铅的玻璃体系，粒径为0.6μm；树脂为羟甲基纤维素和羟丙基纤维素重量比2：1的混合物；触变剂为水性聚乙烯蜡和水性聚酰胺蜡重量比1：2的混合物；表面活性剂为脂肪酸盐的混合物。
将上述材料按照实施例1的制备方法进行制备，获得五号银浆。
对比例1
对比例为市售南通天盛新能源股份有限公司的产品，该产品的型号为203D，其银浆实测固含量62.6％。
实施例2-6和对比例1的银浆产品焊接拉力测试结果如表1所示，以每个2×5mmPAD点的拉力峰值作为焊接拉力，表中最小值、最大值、平均值是以30个PAD点的结果进行统计。
表1焊接拉力测试结果
从表1可以看出实施例2-6的银浆焊接强度大于对比例1，说明该类焊接银浆的焊接效果更好。
本申请提供了一种单纯以水作为溶剂的低成本、高性能水性环保型太阳能电池焊接银浆及其制备方法，将水溶剂取代了传统制备方法中有机溶剂，从而减少了有溶剂的挥发，降低了环境污染的同时满足晶体硅太阳能电池焊接银浆的性能要求，是绿色环保型的新型导电浆料，具有广阔的市场前景。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，包含以下组分及质量百分含量：银粉45-65%；玻璃粉2-5%；水溶性树脂2-5%；触变剂0.5-5%；去离子水30-50%；表面活性剂0.1-1.5%。
2.根据权利要求1所述的一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，所述银粉的粒径为0.1-1.5μm，且所述银粉的振实密度为2.5-4.5g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，所述玻璃粉为金属玻璃，且所述玻璃粉的粒径为0.2-2.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，所述水溶性树脂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，所述触变剂为水性聚乙烯蜡或水性聚酰胺蜡中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种水性环保型太阳能电池焊接银浆，其特征在于，所述表面活性剂为烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、烷基磷酸酯、脂肪酸盐中的一种或多种。
7.一种水性环保型太阳能电池焊接银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按比例将表面活性剂、触变剂、去离子水以及粘合剂进行混合，搅拌均匀后加入玻璃粉和银粉，再充分搅拌，以使得玻璃粉和银粉分散均匀，获得初始银浆；
所述初始银奖通过三辊研磨3-5遍，再进行搅拌调粘获得所述水性环保型太阳能电池焊接银浆。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂的制备方法包括：
将树脂粉加入去离子水中，在常温下搅拌至树脂完全溶解于水，过400目筛网，获得所述粘合剂。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的制备方法包括以下步骤：
将多种各金属氧化物混合，搅拌均匀后放置于素石英坩埚中，在1000-1200℃高温下熔融并保温30-60min，获得玻璃液；
用去离子水对所述玻璃液进行水淬得到玻璃晶态，所述玻璃晶态经烘干、破碎后进行湿法球磨，在球磨过程中加入硬脂酸或硬脂酸盐作为表面改性剂对玻璃粉表面进行改性，获得所述玻璃粉。
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