專利名稱：一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
硅太陽(yáng)能電池用的銀漿、銀鋁漿和鋁漿是生產(chǎn)硅太陽(yáng)能光伏電池的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。上述漿料主要由銀粉鋁粉、超細(xì)玻璃粉、有機(jī)載體和改性劑等原料按一定的比例組成。 超細(xì)玻璃粉在漿料中的重量百分比一般小于10%，但卻起到了非常重要的作用。加入超細(xì)玻璃粉以后，可以明顯降低燒結(jié)峰值溫度，使金屬鋁粉在經(jīng)峰值溫度后形成鋁膜，且形成的鋁膜表面光滑、不起灰，同時(shí)膜與硅片有較強(qiáng)的附著力。此外，玻璃粉對(duì)硅片的彎曲有著至關(guān)重要的影響。最常見(jiàn)的玻璃粉組合物有PbO-ZnO-B2O3 系、PbO-B2O3-SiO2 系、PbO-Bi2O3-B2O3 系、 PbO-B2O3系等。在晶體硅太陽(yáng)能電池用的正面電極銀漿、背面電極銀漿和背面電極鋁漿的玻璃組分中含有PbO的益處在于有效降低玻璃熔融溫度、軟化點(diǎn)及電極的燒結(jié)溫度，并且在高溫快速一次共燒時(shí)，有助于與晶體硅基體的相互作用，形成與晶體硅的低電阻接觸。然而，隨著全球節(jié)能環(huán)保法律法規(guī)的不斷建立和強(qiáng)化，歐盟、美國(guó)、日本等國(guó)出臺(tái)了相關(guān)指令和法規(guī)，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部也制定了《電子信息產(chǎn)業(yè)部污染防護(hù)管理辦法》全面限制或禁止電子產(chǎn)品中使用鉛、汞、鎘等有毒有害元素。因此在光伏產(chǎn)業(yè)中有必要尋找鉛的替代物，以符合歐盟R0HS、歐盟REACH對(duì)晶體硅太陽(yáng)能電池用銀鋁漿的要求。隨著玻璃粉無(wú)鉛化研究的不斷深入，用于替代含鉛玻璃粉的材料主要集中在磷酸鹽玻璃體系、釩酸鹽玻璃體系、硼酸鹽玻璃體系以及由上述體系派生的其他玻璃體系。 CN200910102946. 8 公開(kāi)了一種 B2O3-ZnO-CaO-Al2O3-BaO-Fe2O3-SrO 玻璃粉體系，該體系具有較低的膨脹系數(shù)，化學(xué)穩(wěn)定性好；CN200910102944.9也公開(kāi)了一種膨脹系數(shù)較低的 SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO-MgO-CaO-Li2O玻璃粉體系。上述的玻璃粉體系的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)及軟化點(diǎn)較高，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)鉛玻璃粉組分做進(jìn)一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉組成，并提供一種適用于該太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉的制備方法，該無(wú)鉛玻璃粉具有適宜的膨脹系數(shù)，化學(xué)穩(wěn)定性好，軟化溫度適宜，并具有良好的潤(rùn)濕能力，制備方法簡(jiǎn)單易操作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是無(wú)鉛玻璃粉的組分包括50 80wt%的
Bi203、l 20界七％的3102、5 3(^七％的2110、1 5界七％的六1203、0· I 1(^七％的0&0、0· I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3O優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述無(wú)鉛玻璃粉的組分包括65 80wt %的Bi203、5 20wt % 的 Si02、5 20wt % 的 ZnO、2 5wt % 的 A1203、I 2wt % 的 Ca0、0. I 2wt % 的 MgO、O. 5 2界七％的Sb2O3。優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述無(wú)鉛玻璃粉的粒度不大于5 μ m。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是，提供了一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟第一步按以下比例配置原料50 8(^%的祀203、1 20界七％的Si02、5 30wt% 的 ZnO、I 5wt % 的 Α1203、0· I IOwt % 的 CaO、O. I 5wt % 的 MgO 和 O. I 5wt % 的 Sb2O3 ；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌?；第三步將第二步所得的混合物加入坩堝中，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1250 1400 0C，保溫30 60分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述階段升溫為首先升溫至300 350°C并保溫10 20分鐘，然后加熱至700 800°C后保溫30 40分鐘，再次加熱到1250 1400。。。優(yōu)選的技術(shù)方案還有為，所述球磨的時(shí)間至少為12小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于該玻璃粉具有適宜的膨脹系數(shù)，化學(xué)穩(wěn)定性好，軟化溫度適宜，并具有良好的潤(rùn)濕能力，且操作工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，適用于太陽(yáng)能電極燒結(jié)漿料以及玻璃與金屬、陶瓷封接漿料等領(lǐng)域。使用無(wú)鉛玻璃粉作為粘結(jié)劑制備的漿料不含歐盟RoHS指令所禁止的六項(xiàng)物質(zhì)(Pb、Cd、Hg、Cr (VI)，有利于國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)能電池的國(guó)際化。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I無(wú)鉛玻璃粉的組分包括50wt %的Bi203、20wt %的Si02、25wt %的Zn0、2wt %的 A1203、Iwt %的Ca0、0. Iwt %的MgO和I. 9wt%的Sb2O3,該無(wú)鉛玻璃粉的粒度為3 5 μ m。制備無(wú)鉛玻璃粉的方法包括以下步驟第一步按上述比例配置原料；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌?；第三步將第二步所得的混合物加入坩堝中，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1250 1300。。，保溫30分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。其中，階段升溫為首先升溫至300 325°C并保溫10分鐘，然后加熱至700 750°C后保溫40分鐘，再次加熱到1250 1300。。。其中，球磨的時(shí)間12小時(shí)。
實(shí)施例2無(wú)鉛玻璃粉的組分包括60wt%的Bi203、15wt%的Si02、20wt%的Zn0、3wt%的 A1203> Iwt % W CaO,O. 5界七％的]\%0和O. 5wt%^ Sb2O3，該無(wú)鉛玻璃粉的粒度為I 3 μ m。制備無(wú)鉛玻璃粉的方法包括以下步驟第一步按上述比例配置原料；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌?；第三步將第二步所得的混合物加入坩堝中，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1300 1350 0C，保溫40分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。其中，階段升溫為首先升溫至300 325°C并保溫15分鐘，然后加熱至700 750°C后保溫35分鐘，再次加熱到1300 1350。。。 其中，球磨的時(shí)間14小時(shí)。實(shí)施例3無(wú)鉛玻璃粉的組分包括70wt%的Bi203、10wt%的Si02、10wt%的Zn0、4wt%的 Al203、2wt%的CaO、lwt%的MgO和3wt%的Sb2O3,該無(wú)鉛玻璃粉的粒度為I 3 μ m。制備無(wú)鉛玻璃粉的方法包括以下步驟第一步按上述比例配置原料；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌?；第三步將第二步所得的混合物加入坩堝中，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1350 1400。。，保溫50分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。其中，階段升溫為首先升溫至325 350°C并保溫20分鐘，然后加熱至750 800°C后保溫30分鐘，再次加熱到1300 1350°C。其中，球磨的時(shí)間15小時(shí)。實(shí)施例4無(wú)鉛玻璃粉的組分包括80wt% 的 Bi203、5wt% 的 Si02、5wt% 的 Zn0、5wt% 的 A1203、 I. 5wt%的Ca0、2wt%的MgO和I. 5wt%的Sb2O3,該無(wú)鉛玻璃粉的粒度為3 5 μ m。制備無(wú)鉛玻璃粉的方法包括以下步驟第一步按上述比例配置原料；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌?；第三步將第二步所得的混合物加入坩堝中，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1350 1400 0C，保溫60分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。
其中，階段升溫為首先升溫至325 350°C并保溫20分鐘，然后加熱至750 800°C后保溫40分鐘，再次加熱到1300 1350°C。其中，球磨的時(shí)間16小時(shí)。以上四個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉具體組成見(jiàn)下表
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉，其特征在于，所述無(wú)鉛玻璃粉的組分包括: 50 80wt % 的 Bi203、I 20wt % 的 SiO2、5 30wt % 的 ZnO、I 5wt % 的 Α1203、0· I IOwt % 的 CaO,O. I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3。
2.如權(quán)利要求I所述的無(wú)鉛玻璃粉，其特征在于，所述無(wú)鉛玻璃粉的組分包括65 80wt % 的 Bi203、5 20wt % 的 SiO2、5 20wt % 的 ZnO、2 5wt % 的 A1203、I 2wt % 的 CaO、 O. I 2界七％的]\%0、0· 5 2wt%^ Sb2O30
3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)鉛玻璃粉，其特征在于，所述無(wú)鉛玻璃粉的粒度不大于5μ m。
4.一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟第一步按以下比例配置原料50 8(^七％的祀203、1 2(^七％的5丨02、5 30界七％的 ZnO> I 5wt% 的 Α1203、0· I IOwt % 的 Ca0、0. I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3 ；第二步將第一步中所述原料充分?jǐn)嚢杌旌希坏谌綄⒌诙剿玫幕旌衔锛尤脎釄逯?，將坩堝置于高溫爐中，階段升溫至 1250 1400。。，保溫30 60分鐘；第四步將第三步所得的玻璃液倒入去離子水中淬火；第五步將淬火后的玻璃料放入球磨機(jī)球磨；第六步將球磨后的玻璃料干燥、過(guò)篩，即得到無(wú)鉛玻璃粉。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，所述階段升溫為首先升溫至300 350°C并保溫10 20分鐘，然后加熱至700 800°C后保溫30 40分鐘，再次加熱到1250 1400。。。
6.如權(quán)利要求5所述的無(wú)鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，所述球磨的時(shí)間至少為 12小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉及其制備方法，無(wú)鉛玻璃粉的組分包括50～80wt％的Bi2O3、1～20wt％的SiO2、5～30wt％的ZnO、1～5wt％的Al2O3、0.1～10wt％的CaO、0.1～5wt％的MgO和0.1～5wt％的Sb2O3，以上原料經(jīng)配料、混合、熔融、淬火、球磨和干燥過(guò)篩制成太陽(yáng)能電極漿料用無(wú)鉛玻璃粉。該玻璃粉具有適宜的膨脹系數(shù)，化學(xué)穩(wěn)定性好，軟化溫度適宜，并具有良好的潤(rùn)濕能力，且操作工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，適用于太陽(yáng)能電極燒結(jié)漿料以及玻璃與金屬、陶瓷封接漿料等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C03C12/00GK102603195SQ20121003027
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者戈士勇 申請(qǐng)人:江蘇瑞德新能源科技有限公司