一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為：Bi2O340-65份，B2O315-35份，SiO210-20份，ZnO3-10份，P2O51-10份，BaO0.5-5份，CaO0.5-5份，MoO30.5-2份，所述玻璃粉粘結(jié)相的膨脹系數(shù)為35~50*10-7、軟化點(diǎn)為520-600℃、燒結(jié)溫度為750-950℃、密度為2~4g/cm3。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋁背場用玻璃粉與電池硅片膨脹系數(shù)、軟化點(diǎn)和密度相匹配，使鋁漿燒結(jié)后彎曲變形小，與硅片的附著力強(qiáng)，電導(dǎo)性能好。
【專利說明】一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶體硅太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅太陽能電池是一種利用光電效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，近年來發(fā)展迅速。硅太陽能電池用鋁漿是太陽能電子漿料中的主要組成部分，用于硅太陽能電池背表面場的形成，同時作為太陽能電池的背電極使用。硅太陽能電池用鋁漿主要包括黏結(jié)相玻璃粉、功能相鋁粉、有機(jī)載體和改性劑組成。鋁粉作為鋁電極漿料中的功能相，玻璃作為粘結(jié)相，它們均勻地分散在有機(jī)載體中。燒結(jié)后鋁粉間互相連接構(gòu)成導(dǎo)電通道，形成鋁背場，提高開路電壓，并與硅形成硅鋁合金實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，從而提高轉(zhuǎn)換效率。
[0003]鋁漿的無鉛化主要就是粘結(jié)相玻璃的無鉛化。傳統(tǒng)漿料里使用最多的無機(jī)粘結(jié)劑玻璃粉料都含有鉛。最常見的玻璃系統(tǒng)有PbO-ZnO-B2O3系，Pb0-B203-Si02系，PbO-Bi2O3-B2O3系，PbO-B2O3系等。以上這些玻璃體系具有較低的軟化溫度(通常可以小于500°C )，匹配的膨脹系數(shù)(TEC) (90*10_6~100*10_7)和良好的電氣性能。當(dāng)這些體系中的鉛被去掉或替換，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、浸潤性下降，軟化溫度和燒結(jié)溫度升高。
[0004]玻璃粉在燒結(jié)過程中，熔融鋪展，如果玻璃粉和硅片膨脹系數(shù)不匹配會造成硅片彎曲，形成不良品。所以玻璃粉是影響硅太陽能電池片的重要因素。在鋁漿燒結(jié)過程中，玻璃密度不適合，會造成玻 璃上浮，使電池片電阻變大，影響電池片電性能。玻璃軟化點(diǎn)太低會造成燒結(jié)起灰附著力下降、或者有鋁珠現(xiàn)象導(dǎo)致電池片電性能下降。軟化點(diǎn)過高，使?jié){料沒有完全“燒熟”，電性能和附著力都會受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，首先提供一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，旨在使該鋁背場用玻璃粉與電池硅片膨脹系數(shù)、軟化點(diǎn)和密度相匹配，使鋁漿燒結(jié)后彎曲變形小，與硅片的附著力強(qiáng)，電導(dǎo)性能好。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為=Bi2O3 50份，B20315-35份，Si0210_20份，ZnO 3-10份，P2O51-10份，BaO 0.5-5份，CaO 0.5-5份，MoO3 0.5-2份，所述玻璃粉粘結(jié)相的膨脹系數(shù)為40~50*10_7、軟化點(diǎn)為520-550°C、燒結(jié)溫度為750_950°C、密度為2~4g/cm3。
[0007]本發(fā)明的玻璃粉各組分的作用為=Bi2O3具有降低玻璃軟化點(diǎn)、玻璃燒結(jié)溫度、增加玻璃密度，可以調(diào)節(jié)玻璃膨脹系數(shù)。用來代替玻璃中的鉛。B2O3網(wǎng)絡(luò)生成體，降低燒結(jié)溫度、玻璃高溫時粘度使高溫玻璃液具有適當(dāng)流動性，B2O3含量增加，玻璃軟化點(diǎn)、膨脹系數(shù)降低，穩(wěn)定性提高。SiO2網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，降低玻璃熱膨脹系數(shù)，提高玻璃熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、耐熱性、粘度，但過多會造成燒結(jié)溫度升高。ZnO中間體氧化物，可以降低玻璃熱膨脹系數(shù)，提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。P2O5,降低玻璃軟化點(diǎn)，提高玻璃色散系數(shù)，但過多會造成玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度降低。BaO增加玻璃折射率、密度、化學(xué)穩(wěn)定性。并且可以加速玻璃熔化，但過多會造成澄清困難。CaO高溫時降低玻璃黏度、促進(jìn)玻璃的熔化和澄清，增加玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，但過多會造成玻璃析晶傾向增大，而且玻璃容易發(fā)脆。MoO2降低玻璃表面張力、增加玻璃潤濕能力。
[0008]該發(fā)明玻璃粉為B1-B-S1-Zn體系玻璃粉，此體系玻璃粉制備的背場鋁漿在燒結(jié)過程中能腐蝕鋁粉表面氧化層，形成鋁硅低共熔點(diǎn)，形成均勻的鋁-硅合金層。P2O5iCaO能降低玻璃高溫粘度，使配制的鋁漿中的玻璃粉在燒結(jié)過程更加容易流動，BaO能增加玻璃粉的穩(wěn)定性，使玻璃粉熔融階段更加穩(wěn)定不易產(chǎn)生分相，MoO3使配制的鋁漿中的玻璃粉在燒結(jié)過程中能更好的潤濕鋁粉和硅片表面使腐蝕效果達(dá)到最優(yōu)。并且玻璃粘結(jié)相不含鉛、鎘，且具有合適的軟化點(diǎn)，是含鉛低熔點(diǎn)玻璃的最佳替代品，對環(huán)境無污染，玻璃中含有氧化鉍、氧化硼等降低軟化點(diǎn)的氧化物使玻璃的軟化點(diǎn)在52(T550°C范圍內(nèi)，適合現(xiàn)有鋁漿的燒結(jié)溫度范圍。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為:Bi20350份，B2O317.5 份，Si0218 份，ZnO 7 份，P2O5 I 份，BaO 0.5 份，CaO 0.5 份，MoO3 0.5 份。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案,所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為:Bi20350份，B2O3 29份，SiO2 10 份，ZnO 10 份，P2O5 3 份，BaO 2 份，CaO 2 份，MoO3 2 份。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為=Bi2O3 50份，B2O316.7 份，SiO2 15 份，ZnO 7 份，P2O5 6 份，BaO 3 份，CaO 3 份，MoO3 1.3 份。
[0012]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉的制備方法，依次包括如下步驟:按各組份的質(zhì)量組分配比稱量，放入混合機(jī)中充分混合后轉(zhuǎn)入坩堝中，然后將坩堝放入90(Tl20(rC的箱式爐中，保溫熔煉10(T200min，然后將熔煉的玻璃液倒入去離子冷水淬火，將淬火后的玻璃裝入球磨機(jī)中球磨10-12小時、過400目篩網(wǎng)、烘干，最后將玻璃粉轉(zhuǎn)入箱式爐內(nèi)經(jīng)35(T500°C退火處理，得到粒徑小于7 μ m的太陽能背銀電極用玻璃粉。
[0013]作為本發(fā)明的制備方法優(yōu)選方案，所述球磨機(jī)中球:料:水的體積比例為1:1:2。
[0014]本發(fā)明的方法制備的玻璃粘結(jié)相不含鉛、鎘，且具有合適的軟化點(diǎn)，是含鉛低熔點(diǎn)玻璃的最佳替代品，對環(huán)境無污染，玻璃中含有氧化鉍、氧化硼等降低軟化點(diǎn)的氧化物使玻璃的軟化點(diǎn)在52(T550°C范圍內(nèi)，適合現(xiàn)有鋁漿的燒結(jié)溫度范圍。對玻璃采用35(T500°C退火處理，使其密度增加、膨脹系數(shù)下降，使密度在2~4g/cm3，膨脹系數(shù)達(dá)4(T50*10-7/°C。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉的制備方法，依次包括如下步驟:按各組份的質(zhì)量組分配比分別稱量如下質(zhì)量配比的組分，Bi20350份，B2O317.5份，Si0218份，ZnO 7份，P2O5
1份，BaO 0.5 份，CaO 0.5 份，MoO3 0.5 份。
[0016]放入混合機(jī)中 充分混合后轉(zhuǎn)入坩堝中，然后將坩堝放入1200°C的箱式爐中，保溫熔煉lOOmin，然后將熔煉的玻璃液倒入去離子冷水淬火，將淬火后的玻璃裝入球磨機(jī)中，其中球:料:水的體積比例為1:1:2，球磨12小時、過400目篩網(wǎng)、烘干，最后將玻璃粉轉(zhuǎn)入箱式爐內(nèi)經(jīng)500°C退火處理，得到粒徑小于7 μ m的太陽能背銀電極用玻璃粉。本實(shí)施例中制得的玻璃粉經(jīng)測試軟化點(diǎn)、膨脹系數(shù)、粒徑和配制鋁漿經(jīng)燒結(jié)后EVA層壓與硅片的附著力參數(shù)如下表1所示。
[0017]表1
【權(quán)利要求】
1.一種硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為=Bi2O3 50 份，B20315-35 份，Si0210_20 份，ZnO 3-10 份，P2O5 1-10 份，BaO 0.5-5份，CaO 0.5-5份，MoO3 0.5-2份，所述玻璃粉粘結(jié)相的膨脹系數(shù)為40~50*10_7、軟化點(diǎn)為520-550°C、燒結(jié)溫度為 750-950°C、密度為 2~4g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為=Bi2O3 50份，Β20317.5份，Si0218份，ZnO 7份，P2O5 1份，BaO 0.5份，CaO 0.5 份，MoO3 0.5 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為=Bi2O3 50份，B2O3 29份，SiO2 10份，ZnO 10份，P2O5 3份，BaO2 份，CaO 2 份，MqO3 2 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉組分含量及質(zhì)量配比為:Bi20350份，B2O3 16.7份，SiO2 15份，ZnO 7份，P2O5 6份，BaO 3份，CaO 3 份，MoO3 1.3 份。
5.一種權(quán)利要求1一4任一項(xiàng)所述的硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟:按各組份的質(zhì)量組分配比稱量，放入混合機(jī)中充分混合后轉(zhuǎn)入坩堝中，然后將坩堝放入90(Tl20(TC的箱式爐中，保溫熔煉10(T200min，然后將熔煉的玻璃液倒入去離子冷水淬火，將淬火后的玻璃裝入球磨機(jī)中球磨10-12小時、過400目篩網(wǎng)、烘干，最后將玻璃粉轉(zhuǎn)入箱式爐內(nèi)經(jīng)35(T500°C退火處理，得到粒徑小于7μπι的太陽能背銀電極用玻璃粉。
6.根據(jù)權(quán)利要 求5所述的硅太陽能電池鋁背場用無鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于，所述球磨機(jī)中球:料:水的體積比例為1:1:2。
【文檔編號】C03C8/24GK103951265SQ201410162582
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】張群, 李鵬 申請人:江蘇太陽新材料科技有限公司