一種晶體硅太陽(yáng)能電池背電極銀漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)能電池背電極銀漿，具體涉及一種具有抗老化的晶體 硅太陽(yáng)能背電極銀漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量已超過(guò)20G瓦，是世界太陽(yáng)能電池的第一大生產(chǎn)國(guó)。然 而，我國(guó)太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵設(shè)備、原材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口。特別是晶體硅太陽(yáng)能電池銀漿大多 采用進(jìn)口銀漿，如美國(guó)杜邦、韓國(guó)三星等，嚴(yán)重制約了我國(guó)光伏行業(yè)的良性發(fā)展。
[0003] 晶體硅太陽(yáng)能背電極銀漿是太陽(yáng)能電池片的重要組成部分，可與焊帶焊接，并通 過(guò)其將電池片相互連接起來(lái)，起到電流的收集、匯流作用。主要由銀粉、玻璃粉、載體組成。 通過(guò)燒結(jié)后形成良好的銀硅歐姆接觸，構(gòu)建出銀電極導(dǎo)電通道，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]目前公開(kāi)的文獻(xiàn)中，制備的晶體硅背電極銀漿均存在著許多不足。第一，為了提高 背電極銀漿的焊接性，增加銀粉的含量，大部分背電極銀漿的銀粉含量達(dá)到65 %~70%， 增加了客戶使用成本，也造成了資源的浪費(fèi)，如專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102364583A中，銀漿的成分由 以下質(zhì)量百分比的各組分制備：銀粉55%~84%，改性有機(jī)粘合劑15%~38%，無(wú)機(jī)粘合 劑1%~10%，又如專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102903420A中，以導(dǎo)電漿料的質(zhì)量百分含量為基準(zhǔn)，銀粉的 含量為60-85% ;所述玻璃粉的含量為1~10% ;所述有機(jī)載體的含量為3~20% ;所述滲 透劑的含量為〇. 1~5%。但是，單純的降低銀粉含量，又會(huì)造成焊接性能的下降，造成焊接 不良，影響電池片的長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性。第二，大部分的晶體硅背電極銀漿都含有鉛、鎘等元 素。鉛元素因其能形成能成寬泛的Pb〇-Si02玻璃形成區(qū)，因此能提高光電轉(zhuǎn)換效率。但是， 隨著近年來(lái)歐盟RoHS指令、我國(guó)《電子信息產(chǎn)業(yè)部污染防護(hù)管理辦法》的相繼出臺(tái)，對(duì)電子 產(chǎn)品中的鉛、鎘等有害元素的使用做了嚴(yán)格要求，因此，無(wú)鉛背銀是發(fā)展趨勢(shì)。第三，由于 背電極銀漿的可靠性和穩(wěn)定性直接影響了晶體硅太陽(yáng)能電池組件的使用壽命，因此銀漿的 抗老化性和晶體硅太陽(yáng)能電池組件中銀鋁的結(jié)合是否牢固是非常重要的技術(shù)指標(biāo)，但是目 前大部分背電極銀漿的抗老化性能差、銀鋁結(jié)合處鋁漿容易脫落，不能滿足用戶的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 作為各種廣泛且細(xì)致的研宄和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在背電極 銀漿中含有特定的有機(jī)抗老化和有機(jī)添加劑時(shí)，所述背電極的銀漿具有較高的抗老化性 能，并且銀鋁結(jié)合處鋁漿不易脫落?；谶@種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu) 點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種晶體硅太陽(yáng)能電池背電極銀漿，其能夠提高背電 極銀漿的抗老化性能，并且該銀漿應(yīng)用在晶體硅太陽(yáng)能電池組件中后使銀鋁結(jié)合處的鋁漿 不易脫落。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種晶體硅太陽(yáng)能電池背 電極銀漿，所述背電極銀漿包括以下重量百分比的各組分：球形銀粉40~50%，片狀銀 粉5~10 %，鎳粉0~5 %，玻璃粉1. 5~8 %，有機(jī)載體32~53 %，有機(jī)抗老化劑0. 2~ 0. 5 %，有機(jī)添加劑0. 3~1. 5 %，無(wú)機(jī)添加劑0. 5~2 %。
[0009] 優(yōu)選的是，其中，所述背電極銀漿的成分還包括：流平劑、消泡劑、觸變劑和分散 劑，所述流平劑在背電極銀漿中的百分比為〇. 1~〇. 5%，所述消泡劑在背電極銀漿中的百 分比為0. 1~0. 5%，所述觸變劑在背電極銀漿中的百分比為0. 1~0. 5%，所述分散劑在 背電極銀漿中的百分比為〇. 1~〇. 5%。
[0010] 優(yōu)選的是，其中，所述背電極銀漿由以下重量百分比的各組分組成：球形銀粉 45~48 %，片狀銀粉6~8 %，鎳粉2~4 %，玻璃粉4~6 %，有機(jī)載體38~45 %，有機(jī)抗老 化劑0. 3~0. 4 %，有機(jī)添加劑0. 5~0. 8 %，無(wú)機(jī)添加劑1~1. 5 %，流平劑0. 2~0. 3 %、 消泡劑0. 2~0. 3%、觸變劑0. 2~0. 3%和分散劑0. 2~0. 3%。
[0011] 優(yōu)選的是，其中所述球形銀粉的平均粒徑D50為0. 8~1. 5um，所述片狀銀粉的平 均粒徑D50為2~3. 5um，所述鎳粉的平均粒徑D50為1~3um。
[0012] 優(yōu)選的是，其中所述玻璃粉由以下重量百分比的成分組成：30~60%的Bi20、 10 ~15%的氏03、5 ~15% 的Si02、5 ~15% 的ZnO、5 ~15% 的Te02、10 ~20% 的CuO、l~ 3%的A1F3、1 ~5%的Zr02。
[0013] 優(yōu)選的是，其中所述有機(jī)載體由以下重量百分比的成分組成：有機(jī)樹(shù)脂1.5~ 15 %，有機(jī)溶劑70~90 %，表面活性劑：0. 5~8 %。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述有機(jī)樹(shù)脂為乙基纖維素、硝基纖維素、酚醛樹(shù)脂中的一種或 幾種的混合；所述有機(jī)溶劑為二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、正丁醇、松油醇中的一 種或幾種的混合；所述表面活性劑為鄰苯二甲酸二乙酯、司班80、十六醇中的一種或幾種 的組合。
[0015] 優(yōu)選的是，其中所述有機(jī)抗老化劑為有機(jī)錫類(lèi)化合物，所述有機(jī)錫類(lèi)化合物為辛 癸酸二亞甲基錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫、二丁基錫、三丁基錫、三苯基錫中的一種 或幾種的混合。
[0016] 優(yōu)選的是，其中所述有機(jī)添加劑為有機(jī)硅類(lèi)化合物和/或偶聯(lián)劑。
[0017] 優(yōu)選的是，其中所述有機(jī)硅類(lèi)化合物為甲基硅油、二甲基硅油、乙基硅油、苯基硅 油、甲基含氫硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、 甲基乙烯基硅油、甲基羥基硅油、乙基含氫硅油、羥基含氫硅油、含氰硅油中的一種或幾種 的混合；所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、磷酸酯偶 聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合。
[0018] 優(yōu)選的是，其中所述無(wú)機(jī)添加劑為Mn02、Ni02,、Bi203、Cu20中的一種或幾種的混合。
[0019] 本發(fā)明還提供一種晶體硅太陽(yáng)能電池背電極銀漿的制備方法，所述方法包括：將 有機(jī)載體的成分按比例稱(chēng)取后，加入攪拌器內(nèi)，恒溫至70~80°C，攪拌12h后得到均勻透 明的有機(jī)載體；將玻璃粉的成分按比例稱(chēng)取后，加入剛玉坩堝中，將熔融爐升溫至600°C預(yù) 熱，然后將剛玉坩堝置于熔融爐中，升溫至1000~1300°C并保溫60~120min，然后水淬并 球磨l〇h，過(guò)濾烘干得到平均粒徑D50小于8ym的玻璃粉；按比例取球形銀粉、片狀銀粉、 鎳粉、玻璃粉、有機(jī)載體、有機(jī)抗老化劑、有機(jī)添加劑、無(wú)機(jī)添加劑置入行星攪拌機(jī)中，設(shè)定 公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為90~120r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1200~1600r/min，攪拌4h，然后經(jīng)10次三輥研 磨機(jī)研磨，得到細(xì)度彡10ym，粘度45~60Pa?S的背電極銀漿。
[0020] 本發(fā)明采用球形銀粉與片狀銀粉相互搭配使用，球型銀粉由于粒度小，密堆積好， 燒結(jié)活性高，有利于燒結(jié)；片狀具有接觸電阻低，有利于降低串聯(lián)電阻。
[0021] 本發(fā)明中采用的玻璃粉為低熔點(diǎn)玻璃粉，玻璃粉的熔點(diǎn)為350~650°C，保證了在 燒結(jié)過(guò)程的600-8KTC穩(wěn)定區(qū)間的良好的熔融浸潤(rùn)，其對(duì)硅片的適當(dāng)?shù)母g作用，保證了銀 硅間的充分結(jié)合，從而提供優(yōu)良的附著力；形成了良好的銀硅歐姆接觸，降低了串聯(lián)電阻， 多晶最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18. 08%。
[0022] 本發(fā)明中的無(wú)機(jī)添加劑為金屬氧化物Mn02、Ni02,、Bi203、Cu20中的一種或幾種的 混合，這些金屬氧化物能夠使銀漿燒結(jié)更為致密，減小銀漿燒結(jié)收縮，提高了玻璃粉對(duì)硅的 腐蝕能力。
[0023] 本發(fā)明中有機(jī)載體的作用為金屬粉體和起粘結(jié)作用的玻璃粉（或氧化物）的運(yùn)載 體，起著調(diào)節(jié)漿料粘度，控制漿料的流變性的作用。并使固態(tài)的各種粉體混合物分散成具 有流體特性的漿料，以便于通過(guò)絲網(wǎng)印刷機(jī)高速、高精度地印刷到基體上，形成所需要的線 條。本發(fā)明中有機(jī)載體為有機(jī)樹(shù)脂、有機(jī)溶劑和表面活性劑組成，有機(jī)樹(shù)脂主要起增稠的作 用，表面活性劑能夠提高漿料的流平性。
[0024] 本發(fā)明中所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為UP-131單烷氧基脂肪酸鈦酸酯，硼酸酯偶聯(lián)劑為 LK-640硼酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑為L(zhǎng)S-61鋁酸酯偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑為KH550硅烷偶聯(lián) 劑。
[0025] 本發(fā)明中流平劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的一類(lèi)物質(zhì)，包括丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)流平 劑、脲醛樹(shù)脂類(lèi)流平劑、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂類(lèi)流平劑等，其作用是積聚至表面形成一層新的 樹(shù)脂膜，使涂膜的表面張力趨于平衡，從而促使背電極銀漿的印刷膜層變得平整、均勻。
[0026] 本發(fā)明中分散劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的一類(lèi)物質(zhì)，包括脂肪酸類(lèi)、脂肪族酰 胺類(lèi)、酯類(lèi)、石蠟類(lèi)、硬脂酸鹽類(lèi)等分散劑，其作用是能有效防止背電極銀漿中各種粒子的 團(tuán)聚，使各組分均勻分散于漿料中。
[0027] 本發(fā)明中消泡劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的一類(lèi)物質(zhì)，包括酰胺類(lèi)消泡劑、聚醚 類(lèi)消泡劑、亞胺類(lèi)消泡劑等，其作用是為了防止在生產(chǎn)的過(guò)程中背電極銀漿內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。
[0028] 本發(fā)明中觸變劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的一類(lèi)物質(zhì)，包括氫化蓖麻油類(lèi)、聚酰 胺蠟微粉、改性脲類(lèi)物質(zhì)等，其作用是為了防止背電極銀漿在印刷的時(shí)候流動(dòng)過(guò)快，防止出 現(xiàn)印刷暫停時(shí)可能的漏漿現(xiàn)象。
[0029] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0030] (1)這種背電極銀漿中添加了有機(jī)抗老化劑，該有機(jī)抗老化劑與無(wú)機(jī)添加劑以及 其他成分的配合使用提高了背電極銀漿在太陽(yáng)能電池組件上應(yīng)用后的抗老化性能，經(jīng)過(guò)在 150°C下老化3h后，測(cè)試?yán)Υ笥?. 5N，說(shuō)明該背電極銀漿的抗老化性能優(yōu)異。
[0031] (2)本發(fā)明中加入了有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑為有機(jī)硅類(lèi)物質(zhì)和/或偶聯(lián)劑，有 機(jī)硅類(lèi)物質(zhì)和偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)基團(tuán)，一個(gè) 是親無(wú)機(jī)物的基團(tuán)，易與無(wú)機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個(gè)是親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹(shù)脂 或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中，以此改善無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作 用，并同時(shí)提高了背銀漿料與背鋁漿料的匹配性，使用3M膠帶對(duì)采用本發(fā)明背電極銀漿的 晶體硅太陽(yáng)能電池組件進(jìn)行拉脫測(cè)試，發(fā)現(xiàn)無(wú)鋁漿脫落現(xiàn)象。
[0032] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本 發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】：
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū) 文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0034] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0035] 實(shí)施例1 :
[0036] 本實(shí)施例背電極銀漿的組成配方以重量百分比計(jì)為：球形銀粉48%，片狀銀粉 5 %，玻璃粉5 %，有機(jī)載體40 %，辛癸酸二亞甲基錫0. 5 %，有機(jī)添加劑0. 5 %，無(wú)機(jī)添加劑 1%。其中球形銀粉的平均粒徑D5(l為0.8um，所述片狀銀粉的平均粒徑D5(l為：2um;玻璃 粉的組成及重量百分比為：Bi203:50%、B203:15%、Si02:15%、Zn0:5%、Te02:5%、Cu0:8%、