太阳能电池背面铝浆用玻璃粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉及其制备方法，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝 30~50份，碱土金属氧化物2~5份，氧化锌 1~3份，氧化钙 1.5~3.5份，碳酸盐 10~30份，硫酸盐 8~15份，葡萄糖 2~8份，甲醇 1~5份，甘油 1~3份，PVC 10~20份。所述碱土金属氧化物为氧化镁或者氧化铍。所述碳酸盐为碳酸钾。所述硫酸盐为硫酸钠或者硫酸氢钠。该玻璃粉具有对硅基板和铝粉良好的润湿性，能在铝膜和基板之间形成良好的接触界面，应用于太阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
【专利说明】太阳能电池背面铝浆用玻璃粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池材料【技术领域】，具体涉及一种太阳能电池背面铝浆用玻璃 粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 短缺的能源已严重影响人们的生活和制约社会的发展。丰富的太阳能是重要的清 洁能源，是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。第一次石油危机 之后，各国竞相开展太阳能、水能、风能等清洁和可再生能源的应用研究，尤其是太阳能的 应用研究最为广泛。
[0003] 太阳能作为一种绿色能源对环境没有任何无污染性，而且它的来源简单，可以说 是在人类的生存年限内其是取之不尽用之不竭的。太阳能不仅是一次性能源，还是清洁能 源，它资源丰富、普遍存在、无需运输、还可免费使用、最重要的是对环境没有任何污染。太 阳能电池也因太阳能的特殊性具有许多其他发电方式所不具备的优点：不受地域限制、不 消耗燃料、规模可大可小、灵活性大、无污染、无噪音、安全可靠、建设周期短、维护简单、最 具有大规模应用的可能性。所以很多专家把太阳能能源作为可替代的能源去开发，希望太 阳能够造福于人类。现如今所使用的太阳能有很大一部分是由太阳电池转换得来的。因为 太阳能电池对光有感应，能够把照射在其表面的光能转换为电能。目前，在有关专家的努 力下，太阳能电池己经走向了商业化和产业化。
[0004] 玻璃粉作为高温粘能相，其软化温度决定烧结峰值温度。玻璃粉对硅基板和金属 粉末的润湿性能对膜层的烧接强度非常有帮助，良好的润湿性能良好，膜层的燥接强度就 高，反之亦然。电子浆料用的低焰玻璃的热膨胀系数是一种匹配参数，过大将导致晶体硅 电池片翅曲严重，一般要求热膨胀系数和桂基板的相近，最好是相同。热膨胀系数不匹 配，烧结后得到的电池片性能将有非常大的热应力，电池片在工作期间有较大的热冲击， 大的热应力有可能导致电池片裂直至失效。玻璃作为高温粘结相在烧结过程中生成液相进 行迁移，在此过程可以携带和包裹金属颗粒进行迁移和润湿，进而促进了金属颗粒烧结致 密化。在晶体硅太阳能电池的实际生产中，为了提高电池的光电转换效率，一般会在晶 体硅太阳能电池的背光面制作一层膜，称为铝背场，铝背场的作用有两个：减少少数载流 子在背面复合的概率；作为收集电流的金属电极。玻璃粉在浆料中主要起助熔剂作用，用 以润湿铝粉，提高铝粉流动性，促进铝硅合金层及铝背场的形成，是影响导电铝浆性能的重 要因素，目前的导电铝浆用玻璃粉大多含有各种微量金属元素，比如铅，会对太阳能电池带 来电荷损失，不适用于太阳能电池背面铝浆用，因此，需要开发新型太阳能电池适用的玻璃 粉。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉及其制备方法，该玻璃粉 具有对硅基板和铝粉良好的润湿性，能在铝膜和基板之间形成良好的接触界面，应用于太 阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为： 一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝30~50 份，碱土金属氧化物2~5份，氧化锌1~3份，氧化钙1.5~3. 5份，碳酸盐10~30份，硫酸盐 8~15份，葡萄糖2~8份，甲醇1~5份，甘油1~3份，PVC 10~20份。
[0007] 所述碱土金属氧化物为氧化镁或者氧化铍。
[0008] 所述碳酸盐为碳酸钾。
[0009] 所述硫酸盐为硫酸钠或者硫酸氢钠。
[0010] 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝35~45 份，碱土金属氧化物3~4份，氧化锌1.8~2. 3份，氧化钙2~3份，碳酸盐15~25份，硫酸盐 1〇~13份，葡萄糖4~6份，甲醇2~4份，甘油1~3份，PVC 12~18份。
[0011] 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝40份， 碱土金属氧化物3. 5份，氧化锌2份，氧化钙2. 5份，碳酸盐21份，硫酸盐12份，葡萄糖 5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
[0012] 所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉的制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至100~140°c，搅拌20~40h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，100~140°C条件下保温2~6h，然后升温至 800~1150°C，熔融l~3h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过筛得玻璃粉。
[0013] 步骤1)中加热至120°C，搅拌30h。
[0014] 步骤3)中球磨为湿法球磨，球磨时间为8~20h，球磨机转速为350~450rpm，球磨介 质（甲醇）与玻璃料质量比为〇. 5~1. 8:1。
[0015] 步骤3)中过筛为过250~400目筛，得到的玻璃粉粒度细，有利于提高硅基板和铝 粉良好的润湿性。
[0016] 步骤3)中干燥温度为180~250°C。
[0017] 有益效果：本发明提供的一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉及其制备方法，该玻 璃粉具有对硅基板和铝粉良好的润湿性，能在铝膜和基板之间形成良好的接触界面，应用 于太阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝30份， 碱土金属氧化物氧化镁2份，氧化锌1份，氧化钙1.5份，碳酸钾10份，硫酸钠8份，葡萄 糖2份，甲醇1份，甘油1份，PVC 10份。
[0019] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3)将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球 磨为湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇）与玻璃料质量比为 1. 2 :1。
[0020] 实施例2 一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝50份， 碱土金属氧化物氧化镁5份，氧化锌3份，氧化钙3. 5份，碳酸钾30份，硫酸钠15份，葡 萄糖8份，甲醇5份，甘油3份，PVC 20份。
[0021] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球 磨为湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇）与玻璃料质量比为 1. 2 :1。
[0022] 实施例3 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝45份，碱土 金属氧化物氧化镁4份，氧化锌2. 3份，氧化钙3份，碳酸钾~25份，硫酸氢钠13份，葡 萄糖6份，甲醇4份，甘油3份，PVC 18份。
[0023] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球 磨为湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇）与玻璃料质量比为 1. 2 :1。
[0024] 实施例4 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝45份，碱土 金属氧化物氧化铍4份，氧化锌2. 3份，氧化钙3份，碳酸盐25份，硫酸盐13份，葡萄糖 6份，甲醇4份，甘油3份，PVC 18份。
[0025] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球 磨为湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇）与玻璃料质量比为 I. 2 :1。
[0026] 实施例5 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝40份，碱土 金属氧化物氧化铍3. 5份，氧化锌2份，氧化钙2. 5份，碳酸钾21份，硫酸钠12份，葡萄 糖5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
[0027] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球 磨为湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇）与玻璃料质量比为 1. 2 :1。
[0028] 实施例6 太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：三氧化二铝48份，碱土 金属氧化物氧化铍4份，氧化锌1份，氧化钙3份，碳酸钾12份，硫酸钠10份，葡萄糖4 份，甲醇2份，甘油1份，PVC 17份。
[0029] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至120°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，125°C条件下保温4h，然后升温至1150°C， 熔融lh，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 将步骤2)的玻璃料进行球磨，220°C下干燥、过300目筛，得到的玻璃粉粒度细，球磨为 湿法球磨，球磨时间为12h，球磨机转速为375rpm，球磨介质（甲醇)与玻璃料质量比为1. 2 : 1〇
[0030] 实施例7 实施例7与实施例6的区别仅在于：太阳能电池背面铝浆用玻璃粉中未添加葡萄糖、 甘油，其他组分及质量份数与实施例6相同，制备方法同实施例6,未添加的物质直接从制 备方法中删除即可。
[0031] 将实施例1~7中制备得到的太阳能电池背面铝浆用玻璃粉应用到有机硅太阳能 电池上，考察其器件能量转换效率，结果见表1。
[0032] 附着力测试：根据太阳能电池浆料行业标准YS/T612-2006,将浆料充分搅拌均 匀，在在单晶硅片上印刷制成2_χ2_的图形，图形外观应均匀一致。将印有图形的硅片烧 结后，用30W电烙铁，涂上锡铅焊料（HLSn63PbA)沿垂直方向焊接铜丝（直径Imm左右） 引线，焊接时间不超过3s，用拉力机（量程0-50N，精度为±5%)测出其拉力值。
[0033] 表 1 :
【权利要求】
1. 一种太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于组分及各组分质量份数如下：三 氧化二铝30~50份，碱土金属氧化物2~5份，氧化锌1~3份，氧化钙1.5~3. 5份，碳酸盐 10~30份，硫酸盐8~15份，葡萄糖2~8份，甲醇1~5份，甘油1~3份，PVC 10~20份。
2. 根据权利要求1所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于：所述碱土金属氧 化物为氧化镁或者氧化铍。
3. 根据权利要求1所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于：所述碳酸盐为碳 酸钾。
4. 根据权利要求1所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于：所述硫酸盐为硫 酸钠或者硫酸氢钠。
5. 根据权利要求1所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于：组分及各组分质 量份数如下：三氧化二铝35~45份，碱土金属氧化物3~4份，氧化锌1. 8~2. 3份，氧化钙 2~3份，碳酸盐15~25份，硫酸盐10~13份，葡萄糖4~6份，甲醇2~4份，甘油1~3份，PVC 12~18 份。
6. 根据权利要求5所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉，其特征在于组分及各组分质量 份数如下：三氧化二铝40份，碱土金属氧化物3. 5份，氧化锌2份，氧化钙2. 5份，碳酸盐 21份，硫酸盐12份，葡萄糖5份，甲醇3份，甘油2份，PVC 15份。
7. 权利要求1所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、氧化钙、碳酸盐和硫酸盐按比例混合，置 于坩埚中，加热至100~140°C，搅拌20~40h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，100~140°C条件下保温2~6h，然后升温至 800~1150°C，熔融l~3h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过筛得玻璃粉。
8. 根据权利要求7所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于：步骤 1)中加热至120°C，搅拌30h。
9. 根据权利要求7所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于：步骤 3)中球磨为湿法球磨，球磨时间为8~20h，球磨机转速为350~450rpm，球磨介质与玻璃料质 量比为 0. 5~1. 8:1。
10. 根据权利要求7所述太阳能电池背面铝浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于：步骤 3)中过筛为过250~400目筛。
【文档编号】C03C12/00GK104445960SQ201410639588
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】黄新东, 刘天人 申请人:无锡中洁能源技术有限公司