本發(fā)明涉及一種玻璃粉，應(yīng)用該玻璃粉制得的正電極銀漿,及應(yīng)用該正電極銀漿制得的太陽能電池。
背景技術(shù)：
隨著人類與環(huán)境之間矛盾的不斷凸顯，以及傳統(tǒng)能源的日益短缺，太陽能作為一種可持續(xù)的、無污染的綠色新能源受到了普遍的重視，可以預(yù)測的是，太陽能發(fā)電在未來人類能源結(jié)構(gòu)中所占的比例將會越來越重。
晶體硅太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)化為電能并加以存儲利用的太陽能發(fā)電裝置。常規(guī)P型基板太陽能電池具有在正面(光照面)上的負(fù)極和背面(背光面)上的正極結(jié)構(gòu)，太陽光照射到電池片正面從而形成電子-空穴對，載流子在PN結(jié)形成的內(nèi)部電場的作用下發(fā)生定向遷移，并通過印刷燒結(jié)在電池片正面電極和背面電極傳導(dǎo)至外部電路。
太陽能電池正電極銀漿用于在太陽能電池片光照面形成電極，其主要由玻璃料、導(dǎo)電功能粉體、有機(jī)介質(zhì)以及添加劑輥壓而成，再經(jīng)由絲網(wǎng)印刷和高溫快速燒結(jié)后形成。其中，玻璃料在電池片正面形成良好的歐姆接觸，對電流的傳導(dǎo)發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，是電池片優(yōu)良光電轉(zhuǎn)換效率的前提和保障。
為了增加對太陽光的吸收，提高電池的轉(zhuǎn)換效率，通常在電池片光照面涂覆一層80～100nm左右的減反射涂層(如氮化硅、氧化硅、氧化鈦等)，該涂層還可以起到鈍化層的效果，增加載流子的壽命，提高開路電壓和電流。因此，要求正電極銀漿料在燒結(jié)過程中不僅要能充分刻蝕減反射層，對硅片的腐蝕作用弱，還要與硅片形成較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度和良好的歐姆接觸。
然而，現(xiàn)有正電極銀漿料面臨的主要問題之一是光電轉(zhuǎn)換效率與拉力之間的矛盾，如何開發(fā)出一款性能優(yōu)異，兼顧高光電轉(zhuǎn)換效率和高拉力的太陽能正電極銀漿料，是目前業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，有必要提供一種新的玻璃粉，以解決上述問題。
一種玻璃粉，其主要包括PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2，在該玻璃粉中，PbO的質(zhì)量百分含量為20％～60％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為10％～50％，TeO2的質(zhì)量百分含量為20％～60％，SiO2的質(zhì)量百分含量為5～15％。
一種應(yīng)用上述玻璃粉的正電極銀漿，其包括有機(jī)載體、及分散于自有機(jī)載體內(nèi)的銀粉和所述玻璃粉。
一種應(yīng)用上述正電極銀漿的太陽能電池，其包括多晶硅電池片及結(jié)合在該多晶硅電池片表面的正電極，該正電極通過將所述正電極銀漿印刷在多晶硅電池片上并燒結(jié)后形成。
所述玻璃粉通過調(diào)整優(yōu)化化學(xué)組成，一方面，降低了熔融玻璃液的表面張力，改善玻璃液的潤濕性能，從而提高了玻璃料的熔銀析銀能力，而納米銀的析出有助于玻璃層的多層隧道導(dǎo)電，可以保證正電極與多晶硅電池片之間形成良好的歐姆接觸，從而使得制備的正電極銀漿具備較高的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，還可以提高玻璃本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時由于潤濕性能的改善，玻璃過渡層厚度均勻，漿料在燒結(jié)后具備更高的拉力，從而使得制備的正電極銀漿具備更優(yōu)的拉力性能，保證了太陽能電池的使用壽命。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供一種玻璃粉，其主要用于晶體硅太陽能電池正電極銀漿的制備。該玻璃粉為PbO-Bi2O3-TeO2體系的玻璃粉。該玻璃粉主要包括PbO(氧化鉛)、Bi2O3(三氧化二鉍)、TeO2(二氧化碲)、SiO2(二氧化硅)。其中，在該玻璃粉中，PbO的質(zhì)量百分含量為20％～60％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為10％～50％，TeO2的質(zhì)量百分含量為20％～60％，SiO2的質(zhì)量百分含量為5～15％。
所述玻璃粉的中位粒徑的范圍為0.5μm～3μm。
所述PbO可以降低玻璃熔點(diǎn)，提高玻璃的成玻范圍、拓寬工藝窗口。同時，PbO具有良好的熔銀能力，以及對多晶硅電池片表面的鈍化層的刻蝕能力。
所述Bi2O3有助于降低玻璃熔點(diǎn)，并對多晶硅電池片表面的鈍化層有較好的刻蝕效果。Bi2O3的添加可以相對減少PbO的用量，能夠改善玻璃料對多晶硅電池片的過度腐蝕。
所述TeO2有助于形成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高玻璃粉的熔銀析銀能力，并一定程度降低玻璃組分對多晶硅電池片表面的腐蝕。
所述SiO2可以增強(qiáng)玻璃粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高穩(wěn)定性。
所述玻璃粉還包括但不限于WO3(氧化鎢)、ZnO(氧化鋅)、CaO(氧化鈣)、MgO(氧化鎂)、Al2O3(三氧化二鋁)、Li2O(氧化鋰)、Na2O(氧化鈉)、Fe2O3(三氧化二鐵)、B2O3(氧化硼)及BaO(氧化鋇)等氧化物中的一種或多種，以進(jìn)一步優(yōu)化玻璃粉的性能。
其中，在玻璃粉中，WO3的質(zhì)量百分含量為0.5％～10％，ZnO的質(zhì)量百分含量為0.5％～5％，CaO的質(zhì)量百分含量為0～2％，MgO的質(zhì)量百分含量為0～2％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為0～2％，Li2O的質(zhì)量百分含量為0.5％～3％，Na2O的質(zhì)量百分含量為0～2％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％～2％，B2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％～2％，BaO的質(zhì)量百分含量為0～2％。
所述WO3可以降低玻璃液的表面張力，提高潤濕能力，有助于提高使用由該玻璃粉制得的正電極銀漿所制備的正電極的拉力性能。
所述ZnO、CaO、MgO、BaO有助于調(diào)節(jié)玻璃粉的高溫粘度。
所述Al2O3可以增強(qiáng)玻璃粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高穩(wěn)定性。
所述Li2O、Na2O、B2O3可以幫助降低玻璃熔點(diǎn)，同時，Li還可以調(diào)節(jié)玻璃層的膨脹系數(shù)，提高玻璃粉的強(qiáng)度，對玻璃粉的拉力性能有幫助。
所述Fe2O3可以降低玻璃膨脹系數(shù)，提高玻璃粉的強(qiáng)度。
一種上述玻璃粉的制備方法，其包括如下步驟：
步驟S1：將PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO等氧化物按照預(yù)定比例混合均勻并加入鉑金坩堝中。
步驟S2：將上述裝有氧化物的鉑金坩堝放入高溫?zé)Y(jié)爐中，在800～1200℃的溫度下高溫?zé)疲?.5h～2h，得到熔融玻璃液。
步驟S3：對上述熔融玻璃液進(jìn)行淬冷，形成非晶態(tài)的玻璃顆粒。
步驟S4：將上述玻璃顆粒置于球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，得到中位粒徑范圍為0.5μm～3μm的玻璃粉。
可以理解的，在所述步驟S1中，還可以使用可以分解成相應(yīng)氧化物的各種鹽或氟化物等取代所述氧化物。
一種正電極銀漿，其主要用于制作太陽能電池的正電極。該正電極銀漿包括有機(jī)載體、及分散于自有機(jī)載體內(nèi)的玻璃粉和銀粉。該正電極銀漿中，有機(jī)載體的質(zhì)量百分含量為3％～15％，玻璃粉的質(zhì)量百分含量為0.5％～5％，銀粉的質(zhì)量百分含量為80％～95％。
所述有機(jī)載體包括有機(jī)樹脂、溶劑、分散劑、增塑劑、表面活性劑及觸變劑。其中，所述有機(jī)載體中，有機(jī)樹脂的質(zhì)量百分含量為2％～10％，溶劑的質(zhì)量百分含量為70％～80％，分散劑的質(zhì)量百分含量為1％～10％，增塑劑的質(zhì)量百分含量為1％～8％，表面活性劑的質(zhì)量百分含量為0.5％～2％，觸變劑的質(zhì)量百分含量為0.5％～6％。
所述有機(jī)樹脂為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的有機(jī)樹脂。所述有機(jī)樹脂包括但不限于乙基纖維素、醋丁纖維素、松香樹脂、酚醛樹脂及酚醛環(huán)氧樹脂的一種或幾種。
所述溶劑為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的溶劑。所述溶劑包括但不限于松油醇、二乙二醇單丁醚醋酸酯、十二醇酯、己二酸二甲酯、戊二酸二甲酯及二乙二醇二丁醚的一種或幾種。
所述分散劑為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的分散劑。所述分散劑包括但不限于二甲基環(huán)己胺、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、三乙基己基磷酸、纖維素衍生物及改性松香樹脂中的一種或幾種。
所述增塑劑為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的增塑劑。所述增塑劑包括但不限于檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸甲酯及鄰苯二甲酸二辛脂的一種或幾種。
所述表面活性劑為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的表面活性劑。所述表面活性劑包括但不限于卵磷脂、失水山梨醇脂肪酸酯、聚醚類物質(zhì)的一種或幾種。
所述觸變劑為常規(guī)應(yīng)用于正電極銀漿的觸變劑。所述觸變劑包括但不限于聚酰胺蠟及改性氫化蓖麻油的一種或兩種。
所述銀粉主要由第一銀粉和第二銀粉組成。該第一銀粉為粒徑范圍為1.6μm～1.8μm的球狀銀粉，該第二銀粉為粒徑范圍為2.0μm～2.2μm的球狀銀粉。所述銀粉中，第一銀粉的質(zhì)量百分含量為10％～90％，第二銀粉的質(zhì)量百分含量為10％～90％。
一種正電極銀漿的制備方法，其包括如下步驟：
步驟S11：制備或提供所述玻璃粉。
步驟S21：提供所述銀粉，將銀粉及玻璃粉按照預(yù)定的比例放入V型混料機(jī)中，混料5～10小時候取出，得到混合均勻的粉體。
步驟S31：將有機(jī)樹脂、溶劑、分散劑、增塑劑、表面活性劑及觸變劑按照預(yù)定比例混合后加熱至80℃～120℃，混合攪拌至有機(jī)樹脂溶解，得到有機(jī)載體。
步驟S41：將所述粉體及有機(jī)載體按照預(yù)定比例混合均勻，然后在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨，三輥研磨機(jī)的輥距調(diào)整為40μm～100μm，研磨5～10次，即制得均勻分散的正電極銀漿。其中，該正電極銀漿的細(xì)度小于10μm，正電極銀漿的粘度范圍大致為200mpa·s～350mpa·s。
一種太陽能電池，其包括多晶硅電池片及結(jié)合在該多晶硅電池片表面的正電極，該正電極通過將所述正電極銀漿印刷在多晶硅電池片上并烘干燒結(jié)后形成。
下面通過具體實(shí)施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，玻璃粉由PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO制備而成。
其中，PbO的質(zhì)量百分含量為30％，TeO2的質(zhì)量百分含量為31％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為22％，SiO2的質(zhì)量百分含量為7％，ZnO的質(zhì)量百分含量為2％，Na2O的質(zhì)量百分含量為1％，Li2O的質(zhì)量百分含量為1.5％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為1％，CaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，B2O3的質(zhì)量百分含量為1％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％，BaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，MgO的質(zhì)量百分含量為0.5％，WO3的質(zhì)量百分含量為1.5％。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，玻璃粉由PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO制備而成。
其中，PbO的質(zhì)量百分含量為27％，TeO2的質(zhì)量百分含量為28％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為26％，SiO2的質(zhì)量百分含量為7.5％，ZnO的質(zhì)量百分含量為2.5％，Na2O的質(zhì)量百分含量為1％，Li2O的質(zhì)量百分含量為1.5％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為1％，CaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，B2O3的質(zhì)量百分含量為1％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％，BaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，MgO的質(zhì)量百分含量為0.5％，WO3的質(zhì)量百分含量為2.5％。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，玻璃粉由PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO制備而成。
其中，PbO的質(zhì)量百分含量為24％，TeO2的質(zhì)量百分含量為26％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為29％，SiO2的質(zhì)量百分含量為8％，ZnO的質(zhì)量百分含量為3％，Na2O的質(zhì)量百分含量為0.5％，Li2O的質(zhì)量百分含量為1.5％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為1％，CaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，B2O3的質(zhì)量百分含量為1％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％，BaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，MgO的質(zhì)量百分含量為1％，WO3的質(zhì)量百分含量為3.5％。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，玻璃粉由PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO制備而成。
其中，PbO的質(zhì)量百分含量為21％，TeO2的質(zhì)量百分含量為23％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為33％，SiO2的質(zhì)量百分含量為8.5％，ZnO的質(zhì)量百分含量為3.5％，Na2O的質(zhì)量百分含量為0.5％，Li2O的質(zhì)量百分含量為2％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為1％，CaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，B2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.3％，BaO的質(zhì)量百分含量為0.2％，MgO的質(zhì)量百分含量為1.5％，WO3的質(zhì)量百分含量為4.5％。
實(shí)施例5
本實(shí)施例中，玻璃粉由PbO、Bi2O3、TeO2、SiO2、WO3、ZnO、CaO、MgO、Al2O3、Li2O、Na2O、Fe2O3、B2O3及BaO制備而成。
其中，PbO的質(zhì)量百分含量為18％，TeO2的質(zhì)量百分含量為21％，Bi2O3的質(zhì)量百分含量為36％，SiO2的質(zhì)量百分含量為9％，ZnO的質(zhì)量百分含量為3.5％，Na2O的質(zhì)量百分含量為0.5％，Li2O的質(zhì)量百分含量為2.5％，Al2O3的質(zhì)量百分含量為1％，CaO的質(zhì)量百分含量為0.5％，B2O3的質(zhì)量百分含量為0.5％，F(xiàn)e2O3的質(zhì)量百分含量為0.3％，BaO的質(zhì)量百分含量為0.2％，MgO的質(zhì)量百分含量為1.5％，WO3的質(zhì)量百分含量為5.5％。
將所述實(shí)施例1～5中所制得的玻璃粉與有機(jī)載體及銀粉按照一定的比例充分混合制備正電極銀漿。其中，該玻璃粉的質(zhì)量百分含量為3％，該有機(jī)載體的質(zhì)量百分含量為6％，該銀粉的質(zhì)量百分含量為91％。該有機(jī)載體由乙基纖維素、松油醇、聚丙烯酰胺、鄰苯二甲酸甲酯、軟磷脂和聚酰胺蠟組混合而成，其中，該乙基纖維素的質(zhì)量百分含量為8％，該松油醇質(zhì)量百分含量為75％，該聚丙烯酰胺質(zhì)量百分含量為5％，該鄰苯二甲酸甲酯質(zhì)量百分含量為4％，該軟磷脂質(zhì)量百分含量為3％，該聚酰胺蠟質(zhì)量百分含量為5％。該銀粉由第一銀粉和第二銀粉組成，其中，該第一銀粉的質(zhì)量百分含量為15％，該第二銀粉的質(zhì)量百分含量為85％。將該正電極銀漿通過絲網(wǎng)印刷的方式印刷到多晶硅電池片上，烘干燒結(jié)，即制得正電極。對該正電極的電性能及拉力性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果參見表一。
表一：正電極的電性能及拉力性能
其中，Uoc為負(fù)載開路電壓，Isc為短路電流，Rs為串聯(lián)電阻，F(xiàn)F為填充因子，Ncell為轉(zhuǎn)換效率。
由表一可知，由本發(fā)明的玻璃粉制得的正電極銀漿所制得的正電極具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較優(yōu)的拉力性能。
本發(fā)明的玻璃粉通過調(diào)整優(yōu)化化學(xué)組成，一方面，降低了熔融玻璃液的表面張力，改善了玻璃液的潤濕性能，從而提高了玻璃料的熔銀析銀能力，而納米銀的析出有助于玻璃層的多層隧道導(dǎo)電，可以保證正電極與多晶硅電池片之間形成良好的歐姆接觸，從而使得制備的正電極銀漿具備較高的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，還可以提高玻璃本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時由于潤濕性能的改善，玻璃過渡層厚度均勻，漿料在燒結(jié)后具備更高的拉力，從而使得制備的正電極銀漿具備更優(yōu)的拉力性能，保證了太陽能電池的使用壽命。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施方式僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對以上實(shí)施例所作的適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。