專利名稱：無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿及其制備方法，屬于太陽能電池導(dǎo)電漿料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能電池的導(dǎo)電銀漿由銀粉、玻璃粘合劑、有機溶劑等原材料按不同配比制備而成，其中銀粉作為導(dǎo)電介質(zhì)；玻璃粘合劑在高溫?zé)Y(jié)時熔化，在銀粉和硅基底之間形成歐姆接觸；有機溶劑主要起分散和包裹的作用，將銀粉顆粒均勻的
包裹起來，使得導(dǎo)電銀漿中的銀粉不容易產(chǎn)生沉淀和氧化。
·
目前太陽能電池導(dǎo)電銀漿所采用的玻璃粘結(jié)劑是一種Bi-Si-Pb玻璃混合粉末，這種玻璃粉雖然具有軟化溫度低，電性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但是該體系含鉛比例較高，對環(huán)境的污染較大，不符合環(huán)保要求。在太陽能電池日益普及的情況下，含鉛太陽能電池導(dǎo)電銀漿的使用已受到限制，不久將逐漸淘汰，必須研制高導(dǎo)電性能的無鉛環(huán)保型導(dǎo)電銀漿，以滿足大規(guī)模太陽能電池生產(chǎn)需求。目前技術(shù)銀漿中的銀粉的含量高于70%以上，生產(chǎn)成本比較高，降低銀漿成本是銀漿是降低太陽能電池片成本的一個重要環(huán)節(jié)，也能夠讓太陽能電池更具有市場優(yōu)勢；另外在現(xiàn)有的銀漿中使用銀粉的粒徑基本上是一致的，這樣若銀粉粒徑過大，絲網(wǎng)印刷會出現(xiàn)裂紋，而且會增大接觸電阻，若銀粉粒徑過小，銀粉會出現(xiàn)團聚問題，影響銀粉分布的均勻性，因此有必要對銀粉的粒徑進行有效調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿及其制備方法，在滿足太陽能電池電性能的前提下，使太陽能電池符合國際市場對太陽能電池的無鉛環(huán)保型環(huán)保要求，同時降低銀漿生產(chǎn)成本，使太陽能電池更具有市場優(yōu)勢。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為
A漿料
1-5“111銀粉45-50、30-6011111鋁粉15-20、玻璃粉八10-15、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉 A 由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-30、SiO2 10-20、B2O3 5-10、Al2O3 5-8, CaO
2-5,Co2O3 2-5,AgO2 1_3，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成鄰苯二甲酸二丁酯30-40、甲基異丁酮15-20、丁基卡必醇醋酸酯10-20、羧甲基纖維素5-10、乙酰丙酮銀2_5、聚丙烯酸乙酯O. 5-1、氨丙基三乙氧基硅烷2-5、聚酰胺蠟2-5 ；
B漿料
1-5口111銀粉5-10、30-6011111銅粉5_10、玻璃粉B 3_6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成SiO2 10-20,B2O3 5-10,TiO2 5-8,V2O5 2-5、Ba02_5、Al2O3 1-5、AgO2 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料制成松油醇10-20、鄰苯二甲酸二丁酯5-10、甲基異丁酮5-10、聚丙烯酸酯2-5、聚乙烯吡咯烷酮1-3、己烯基雙硬脂酰胺O. 5_1、磷酸三甲苯酯1-3。無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿的制備方法包括以下步驟
(1)玻璃粉A的制備
按配方配比稱取各原料，混合均勻后放于1000-130(TC高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫30-50 min，然后用去離水淬火后研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5μπι玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
按配方配比稱取各原料，混合均勻后放于1000-120(TC高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫30-40 min，然后用去離水淬火后研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉和5-10 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
按配方配比將鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮、丁基卡必醇醋酸酯混勻，在80-110°C下，依次加入羧甲基纖維素、乙酰丙酮銀、聚丙烯酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺蠟溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
按配方配比將松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮混勻，在80-110°C下，依次加入聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、己烯基雙硬脂酰胺、磷酸三甲苯酯溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm鋁粉，混和2_3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為120-200Pa · s,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。本發(fā)明的有益效果如下
1、本發(fā)明制備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環(huán)境危害性小，完全符合環(huán)保要求；
2、本發(fā)明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導(dǎo)電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導(dǎo)電能力；3、本發(fā)明制備出來的銀漿和硅片膨脹系數(shù)匹配性好，收縮小，成品率高，電阻小，不會形成氣孔，不會形成裂紋；
4、本發(fā)明在導(dǎo)電漿料中添加了銅粉和鋁粉能夠有助于降低銀漿生產(chǎn)成本，同時改善銀漿的導(dǎo)電性能，從而達(dá)到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。實施例I
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 20份、SiO2 15份、B2O3 10份、Al2O3 6份、CaO 4份、Co2O3 3份、AgO2 2份，混合均勻后放于1100°C高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫40min，然后用去離水淬火后研磨，過250目篩,冷卻,再在-700°C保溫5小時,然后,再用去離子水淬火,研磨,過不同目數(shù)的篩，分別收集得到3 μ m玻璃粉，IOym玻璃粉和20 μ m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 15份、B2O3 8份、TiO2 6份、V2O5 4份、Ba04份、Al2O3 3份、AgO2 2份，混合均勻后放于1050°C高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫40 min，然后用去離水淬火后研磨，過250目篩，冷卻，再在700°C保溫5小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到2 μ m玻璃粉和8 μ m玻璃粉，再分別用28%鹽酸浸泡2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
取以下重量份的原料鄰苯二甲酸二丁酯30份、甲基異丁酮20份、丁基卡必醇醋酸酯15份、羧甲基纖維素8份、乙酰丙酮銀4份、聚丙烯酸乙酯O. 8份、氨丙基三乙氧基硅烷3份、聚酰胺蠟4份，
按配方配比將鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮、丁基卡必醇醋酸酯混勻，在105°C下，依次加入羧甲基纖維素、乙酰丙酮銀、聚丙烯酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺蠟溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
取以下重量份的原料松油醇15份、鄰苯二甲酸二丁酯8份、甲基異丁酮8份、聚丙烯酸酯4份、聚乙烯吡咯烷酮2份、己烯基雙硬脂酰胺O. 6份、磷酸三甲苯酯2份，
按配方配比將松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮混勻，在90°C下，依次加入聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、己烯基雙硬脂酰胺、磷酸三甲苯酯溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料3 μ m銀粉45份、44nm鋁粉20份、玻璃粉A 12份、有機載體A 18
份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入3 μ m銀粉、44nm鋁粉，混和3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料2μπι銀粉8份、56nm銅粉8份、玻璃粉B 4份、有機載體B 8份，將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入2 μ m銀粉、56nm銅粉，混和3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為150Pa · s，即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。采用絲網(wǎng)印刷機將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在180°C干燥，再在900°C進行快速燒制電極引線，高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度8 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率為
18.4%,,拉力測試結(jié)果為附著力>10N/mm2。實施例2
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 30份、SiO2 15份、B2O3 8份、Al2O3 8份、CaO 4份、Co2O3 4份、AgO2 3份，混合均勻后放于1200°C高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫50 min，然后用去離水淬火后研磨，過250目篩,冷卻,再在700°C保溫6小時,然后,再用去離子水淬火,研磨,過不同目數(shù)的篩，分別收集得到4 μ m玻璃粉，12 μ m玻璃粉和24 μ m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 20份、B2O3 10份、TiO2 5份、V2O5 5份、BaO 5份、Al2O3 3份、AgO2 2份，混合均勻后放于1200°C高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫40 min，然后用去離水淬火后研磨，過250目篩,冷卻,再在700°C保溫6小時,然后,再用去離子水淬火,研磨,過不同目數(shù)的篩，分別收集得到3 μ m玻璃粉和9 μ m玻璃粉，再分別用22%鹽酸浸泡2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
取以下重量份的原料鄰苯二甲酸二丁酯40份、甲基異丁酮15份、丁基卡必醇醋酸酯15份、羧甲基纖維素8份、乙酰丙酮銀5份、聚丙烯酸乙酯I份、氨丙基三乙氧基硅烷3份、聚酰胺蠟3份，
按配方配比將鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮、丁基卡必醇醋酸酯混勻，在108°C下，依次加入羧甲基纖維素、乙酰丙酮銀、聚丙烯酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺蠟溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
取以下重量份的原料松油醇20份、鄰苯二甲酸二丁酯10份、甲基異丁酮5份、聚丙烯酸酯4份、聚乙烯吡咯烷酮2份、己烯基雙硬脂酰胺O. 8份、磷酸三甲苯酯2份，
按配方配比將松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮混勻，在102°C下，依次加入聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、己烯基雙硬脂酰胺、磷酸三甲苯酯溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料2μπι銀粉50份、45nm鋁粉20份、玻璃粉A 15份、有機載體A 20
份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入2 μ m銀粉、45nm鋁粉，混和3小時，得到A漿料；(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料5μπι銀粉10份、54nm銅粉5份、玻璃粉B 5份、有機載體B 8
份，
將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入5 μ m銀粉、54nm銅粉，混和3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為200Pa · s，即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。 采用絲網(wǎng)印刷機將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在180°C干燥，再在900°C進行快速燒制電極引線，高溫?zé)Y(jié)后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度10 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率為
19.6%,,拉力測試結(jié)果為附著力>10N/mm2。
權(quán)利要求
1.一種無鉛環(huán)保晶體硅太陽能電池正面銀漿，其特征在于，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為 A漿料 1-5“111銀粉45-50、30-6011111鋁粉15-20、玻璃粉八10-15、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉 A 由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-30、SiO2 10-20、B2O3 5-10、Al2O3 5-8, CaO2-5,Co2O3 2-5,AgO2 1_3，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成鄰苯二甲酸二丁酯30-40、甲基異丁酮15-20、丁基卡必醇醋酸酯10-20、羧甲基纖維素5-10、乙酰丙酮銀2_5、聚丙烯酸乙酯O. 5-1、氨丙基三乙氧基硅烷2-5、聚酰胺蠟2-5 ； B漿料 1-5口111銀粉5-10、30-6011111銅粉5_10、玻璃粉B 3_6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成SiO2 10-20,B2O3 5-10,TiO2 5-8,V2O5 2-5、Ba02_5、Al2O3 1-5、AgO2 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料制成松油醇10-20、鄰苯二甲酸二丁酯5-10、甲基異丁酮5-10、聚丙烯酸酯2-5、聚乙烯吡咯烷酮1-3、己烯基雙硬脂酰胺O. 5_1、磷酸三甲苯酯1-3。
2.一種如權(quán)利要求I所述的無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)玻璃粉A的制備 按配方配比稱取各原料，混合均勻后放于1000-130(TC高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫30-50 min，然后用去離水淬火后研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5μπι玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱取各原料，混合均勻后放于1000-120(TC高溫馬孚爐中進行燒結(jié)，保溫30-40 min，然后用去離水淬火后研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6小時，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數(shù)的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉和5-10 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1_2小時，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (3)有機載體A的制備 按配方配比將鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮、丁基卡必醇醋酸酯混勻，在80-110°C下，依次加入羧甲基纖維素、乙酰丙酮銀、聚丙烯酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺蠟溶解，攪拌均勻即可； (4)有機載體B的制備 按配方配比將松油醇、鄰苯二甲酸二丁酯、甲基異丁酮混勻，在80-110°C下，依次加入聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、己烯基雙硬脂酰胺、磷酸三甲苯酯溶解，攪拌均勻即可； (5)A漿料的制備 將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm鋁粉，混和2_3小時，得到A漿料；(6)B漿料的制備 將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時，得到B漿料； (7)A漿料和B漿料的混合球磨 將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細(xì)度小于10 μ m,調(diào)粘度，粘度為120-200Pa · s,即得本發(fā)明太陽能電池正面銀漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鉛環(huán)保型晶體硅太陽能電池正面銀漿及其制備方法，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成。本發(fā)明制備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環(huán)境危害性小，完全符合環(huán)保要求；本發(fā)明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導(dǎo)電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導(dǎo)電能力；本發(fā)明在導(dǎo)電漿料中添加了銅粉和鋁粉能夠有助于降低銀漿生產(chǎn)成本，同時改善銀漿的導(dǎo)電性能，從而達(dá)到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益。
文檔編號H01B13/00GK102831958SQ20121030465
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者郭萬東, 汪圣付, 袁藝琴, 孟祥法, 劉晶晶, 董培才 申請人:合肥中南光電有限公司