本發(fā)明涉及光電池電極材料，尤其涉及太陽能電池用電極漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)發(fā)展及人類活動的增加，人類對能源的消耗日趨增大，而地下非可再生的礦物能源日趨短缺，能源供需矛盾日益激化，能源問題已成為影響人類生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。不僅如此，由燃燒礦物能源產(chǎn)生的溫室氣體加快了全球變暖的步伐，使各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，因此開發(fā)利用新型的、環(huán)保的、可再生能源已是當(dāng)務(wù)之急。太陽能電池可以直接將光能轉(zhuǎn)化為電能，是一種可以有效利用太陽能的方式，也是重要的可再生清潔能源。近十年來，在快速發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)中，高效率及低成本一直是兩個主要競爭點(diǎn)，晶體硅作為當(dāng)前最主要的太陽能電池材料，憑借其電池的高效穩(wěn)定一直占據(jù)著光伏市場的大部分份額。太陽能電池用電極漿料是制作光電太陽能電池重要的基礎(chǔ)材料。
目前，電極漿料普遍存在太陽能電池表面附著力差、電池光電轉(zhuǎn)換效率及導(dǎo)電能力低下的特點(diǎn)。而隨著能源與環(huán)境危機(jī)的壓力，使市場對高效率、低成本的太陽能電池的需求越發(fā)迫切。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供太陽能電池用電極漿料的制備方法。本發(fā)明的電極漿料具有在太陽能電池表面附著力強(qiáng)、電池光電轉(zhuǎn)換效率及導(dǎo)電能力優(yōu)良的特點(diǎn)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
太陽能電池用電極漿料的制備方法，按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述漿料原料組成為： 片狀鋅粉40-60份、球狀銅粉5-10份、銀包鋁合金粉10-20份、磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料1-5份，有機(jī)粘結(jié)劑10-15份，玻璃粉1-8份、表面活性劑1-5份及觸變劑0.5-2份。
進(jìn)一步地，所述球狀銅粉的直徑為50-100nm。
進(jìn)一步地，所述銀包鋁合金粉為直徑為5-8μm的球形顆粒。
進(jìn)一步地，所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料的制備方法為：
（1）先將碳納米纖維5-10份超聲分散于乙醇與水的體積比為1:1的混合溶劑400-500份中，形成碳納米纖維分散液；
（2）再向碳納米纖維分散液中分別加入磷酸鐵鋰50-100份，加熱攪拌形成漿液，冷卻至室溫后超聲分散10-20min，移入真空干燥箱中放置15-20h，然后抽真空并加熱至50-70℃，直至漿液中的溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合材料；
（3）將經(jīng)步驟（2）處理過的復(fù)合材料在馬弗爐中300-400℃預(yù)燒5-7h，再在700-800℃下焙燒5-7h，得到所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料。
進(jìn)一步地，所述有機(jī)粘結(jié)劑由質(zhì)量比為1:10-15的高分子樹脂及有機(jī)溶劑組成。
進(jìn)一步地，所述高分子樹脂為氫化松香樹脂或丙烯酸樹脂。
進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為乙二醇丁醚或丁基卡必醇醋酸酯。
進(jìn)一步地，所述表面活性劑為卵磷脂或烷酸辛，所述觸變劑為硅藻土或膨潤土。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了所述的太陽能電池用電極漿料的制備方法，所述制備方法為：先按比例將磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料、有機(jī)粘結(jié)劑、表面活性劑及觸變劑混合在一起，得到粘稠漿；再按比例將片狀鋅粉、球狀銅粉、銀包鋁合金粉和玻璃粉添加入粘稠漿中，混合均勻，然后用三輥研磨機(jī)研磨，得到所述電極漿料。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明同時選用了不同形狀的鋅粉、銅粉和銀包鋁合金粉，增加粒子間的接觸面積，從而提高了漿料的導(dǎo)電能力；與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效減少了價格較為昂貴的銀粉的使用量，有效降低了電極漿料的材料成本；且由于片狀鋅粉與納米級的球狀銅粉和微米級的銀包鎳合金粉能夠互相填充銀粉間隙，從而增加了導(dǎo)電通路以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步降低電極漿料燒成電極材料的體積電阻率；
（2）本發(fā)明在電極漿料中添加了磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料，通過碳納米纖維改善顆粒與顆粒之間的接觸，強(qiáng)化了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而提高漿料的導(dǎo)電能力；
（3）本發(fā)明在電極漿料中添加了有機(jī)粘結(jié)劑，可以改善功能導(dǎo)電粉之間的粘結(jié)混合性，同時提高漿料在太陽能電池表面的附著力；
（4）本發(fā)明所得的電極漿料不含鉛，完全符合環(huán)保要求，應(yīng)用于太陽能電池的生產(chǎn)，能在太陽能電池表面形成附著力強(qiáng)、電池光電轉(zhuǎn)換效率高，同時本發(fā)明工藝簡單，成本低，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
實(shí)施例1
先制備磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料：
（1）先將碳納米纖維5份超聲分散于乙醇與水的體積比為1:1的混合溶劑400份中，形成碳納米纖維分散液；
（2）再向碳納米纖維分散液中加入磷酸鐵鋰50份，加熱攪拌形成漿液，冷卻至室溫后超聲分散20min，移入真空干燥箱中放置15h，然后抽真空并加熱至70℃，直至漿液中的溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合材料；
（3）將經(jīng)步驟（2）處理過的復(fù)合材料在馬弗爐中300℃預(yù)燒7h，再在800℃下焙燒5h，得到所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料。
再制備本發(fā)明的太陽能電池用電極漿料，先分別稱取片狀鋅粉40份、直徑為50nm的球狀銅粉10份、直徑為5μm銀包鋁合金粉球形顆粒10份、磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料5份，氫化松香樹脂1份，乙二醇丁醚14份，玻璃粉8份、卵磷脂5份及硅藻土0.5份；按比例將上述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料、氫化松香樹脂、乙二醇丁醚、卵磷脂及硅藻土混合在一起，得到粘稠漿；再按比例將片狀鋅粉、球狀銅粉、銀包鋁合金粉和玻璃粉添加入粘稠漿中，混合均勻，然后用三輥研磨機(jī)研磨，得到所述電極漿料。
將制備得到的電極漿料采用絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷于125mm×125mm Si基板上，然后在180℃干燥，再在880℃進(jìn)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；再對實(shí)施例的電極漿料及相應(yīng)電極的性能進(jìn)行測試，其中粘度為38Pa?S，觸變系數(shù)為3.7，銀膜表面電阻率為1.9mΩ/S，界面附著力為163N/(2×2)mm2，光電轉(zhuǎn)換率為18.1%。
實(shí)施例2
先制備磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料：
（1）先將碳納米纖維10份超聲分散于乙醇與水的體積比為1:1的混合溶劑500份中，形成碳納米纖維分散液；
（2）再向碳納米纖維分散液中加入磷酸鐵鋰100份，加熱攪拌形成漿液，冷卻至室溫后超聲分散10min，移入真空干燥箱中放置20h，然后抽真空并加熱至50℃，直至漿液中的溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合材料；
（3）將經(jīng)步驟（2）處理過的復(fù)合材料在馬弗爐中400℃預(yù)燒5h，再在800℃下焙燒5h，得到所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料。
再制備本發(fā)明的太陽能電池用電極漿料，先分別稱取片狀鋅粉60份、直徑為100nm的球狀銅粉5份、直徑為8μm銀包鋁合金粉球形顆粒20份、磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料1份，丙烯酸樹脂0.5份，丁基卡必醇醋酸酯7份，玻璃粉8份、烷酸辛5份及膨潤土0.5份；按比例將上述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料、丙烯酸樹脂、丁基卡必醇醋酸酯、烷酸辛及膨潤土混合在一起，得到粘稠漿；再按比例將片狀鋅粉、球狀銅粉、銀包鋁合金粉和玻璃粉添加入粘稠漿中，混合均勻，然后用三輥研磨機(jī)研磨，得到所述電極漿料。
將制備得到的電極漿料采用絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷于125mm×125mm Si基板上，然后在180℃干燥，再在880℃進(jìn)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；再對實(shí)施例的電極漿料及相應(yīng)電極的性能進(jìn)行測試，其中粘度為36Pa?S，觸變系數(shù)為3.8，銀膜表面電阻率為2.1mΩ/S，界面附著力為160N/(2×2)mm2，光電轉(zhuǎn)換率為17.8%。
實(shí)施例3
先制備磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料：
（1）先將碳納米纖維8份超聲分散于乙醇與水的體積比為1:1的混合溶劑450份中，形成碳納米纖維分散液；
（2）再向碳納米纖維分散液中加入磷酸鐵鋰80份，加熱攪拌形成漿液，冷卻至室溫后超聲分散15min，移入真空干燥箱中放置18h，然后抽真空并加熱至70℃，直至漿液中的溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合材料；
（3）將經(jīng)步驟（2）處理過的復(fù)合材料在馬弗爐中350℃預(yù)燒6h，再在750℃下焙燒6h，得到所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料。
再制備本發(fā)明的太陽能電池用電極漿料，先分別稱取片狀鋅粉50份、直徑為80nm的球狀銅粉8份、直徑為8μm銀包鋁合金粉球形顆粒15份、磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料3份，丙烯酸樹脂0.5份，丁基卡必醇醋酸酯7份，玻璃粉6份、烷酸辛3份及膨潤土1份；按比例將上述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料、丙烯酸樹脂、丁基卡必醇醋酸酯、烷酸辛及膨潤土混合在一起，得到粘稠漿；再按比例將片狀鋅粉、球狀銅粉、銀包鋁合金粉和玻璃粉添加入粘稠漿中，混合均勻，然后用三輥研磨機(jī)研磨，得到所述電極漿料。
將制備得到的電極漿料采用絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷于125mm×125mm Si基板上，然后在180℃干燥，再在880℃進(jìn)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；再對實(shí)施例的電極漿料及相應(yīng)電極的性能進(jìn)行測試，其中粘度為47Pa?S，觸變系數(shù)為4.1，銀膜表面電阻率為2.1mΩ/S，界面附著力為156N/(2×2)mm2，光電轉(zhuǎn)換率為17.8%。
實(shí)施例4
先制備磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料：
（1）先將碳納米纖維8份超聲分散于乙醇與水的體積比為1:1的混合溶劑450份中，形成碳納米纖維分散液；
（2）再向碳納米纖維分散液中加入磷酸鐵鋰80份，加熱攪拌形成漿液，冷卻至室溫后超聲分散15min，移入真空干燥箱中放置18h，然后抽真空并加熱至70℃，直至漿液中的溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合材料；
（3）將經(jīng)步驟（2）處理過的復(fù)合材料在馬弗爐中350℃預(yù)燒6h，再在750℃下焙燒6h，得到所述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料。
再制備本發(fā)明的太陽能電池用電極漿料，先分別稱取片狀鋅粉60份、直徑為100nm的球狀銅粉5份、直徑為8μm銀包鋁合金粉球形顆粒20份、磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料1份，丙烯酸樹脂0.5份，丁基卡必醇醋酸酯7份，玻璃粉8份、烷酸辛5份及膨潤土0.5份；按比例將上述磷酸鐵鋰/碳納米纖維復(fù)合材料、丙烯酸樹脂、丁基卡必醇醋酸酯、烷酸辛及膨潤土混合在一起，得到粘稠漿；再按比例將片狀鋅粉、球狀銅粉、銀包鋁合金粉和玻璃粉添加入粘稠漿中，混合均勻，然后用三輥研磨機(jī)研磨，得到所述電極漿料。
將制備得到的電極漿料采用絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷于125mm×125mm Si基板上，然后在180℃干燥，再在880℃進(jìn)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；再對實(shí)施例的電極漿料及相應(yīng)電極的性能進(jìn)行測試，其中粘度為35Pa?S，觸變系數(shù)為4.2，銀膜表面電阻率為2.5mΩ/S，界面附著力為160N/(2×2)mm2，光電轉(zhuǎn)換率為17.5%。
綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能電池電極漿料及制備方法，大大降低了材料成本，同時電池性能也得到了一定程度地提升。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。