用于晶硅太阳能电池正面银浆的低熔点玻璃粉及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子材料，尤其是涉及一种用于晶硅太阳能电池正面银浆的玻璃粉及 制备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能发电具有诸多无可比拟的优点。太阳能具有资源丰富，取之不尽用之不竭 的特点。同时，太阳能发电设备结构简单，易安装运输，建设周期短，维护简单，使用方便，安 全。并且，发电过程中无需消耗燃料，无机械转动部件，不会对环境造成任何污染和破坏。因 此太阳能发电具有明显的经济效益。
[0003] 晶硅太阳能电池发电以其较高的转化效率，长寿命以及低成本，仍是目前主要的 太阳能发电方式。晶硅太阳能电池正面金属化主要采用丝网印刷来实现，而作为丝网印刷 的原料，银厚膜浆料在追求更高的电池效率的目标指引下，不断改进更新。银厚膜浆料中的 玻璃含量一般占浆料的质量的1~5%，但是却是获得好的电极性能的必不可少的因素。玻 璃相在电极烧结过程中起到以下几个方面的作用：1.助熔，使银在较低温度和较短时间内 烧结成致密的结构，获得好的体电导率2.蚀穿氮化硅膜，为了最大利用入射光，晶硅电池 表面镀有一层绝缘的氮化硅膜，在烧结过程中蚀穿这层绝缘膜是形成银电极和硅基片之间 好的的欧姆接触的前提。3.传输银，由于玻璃本身也属于绝缘体，为了获得好的欧姆接触， 玻璃体内析出金属颗粒以及在硅片表面形成金属发射点是获得好的欧姆接触的基础。为了 满足以上三个要求，玻璃必须具有较低的软化温度，适宜的膨胀系数，对银和硅能很好的浸 润能力以及好的化学稳定性。含铅玻璃体系可以同时满足以上几个要求，但是出于环境保 护的考虑，中国专利CN102910828A、CN102126829A中分别公开了Bi-Zn-B,Ba-Zn-B两种无 铅玻璃体系。而实际应用中发现，不含铅的玻璃体系难以获得和含铅玻璃体系类似的性 能。因此，目前商业化的正面银浆都采用了含铅的玻璃相。为了追求更高的电池转换效率， 晶硅太阳能电池硅片的扩散方阻越来越大，意味着PN结的深度越来越浅，这就对玻璃相的 性能提出了更高的要求。
[0004] 本发明所要解决的技术问题是改善传统的铅硅体系玻璃相，使其满足高方阻晶硅 电池片的要求，同时尽量减少对环境的污染。本文提供了一种低铅含量的玻璃粉及其制备 方法，该玻璃粉通过降低玻璃中铅的含量，在体系中加入特定氧化物，不仅可以削弱玻璃对 硅基片的腐蚀，降低蚀穿PN结的风险，同时可以获得对银界面更优异的润湿性能和对银离 子的传输性能，形成好的欧姆接触，从而提高晶硅电池的光电转换效率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种用于晶硅太阳能电池正面银浆 的低熔点玻璃粉及制备方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0007] -种用于晶硅太阳能电池正面银浆的低熔点玻璃粉，其特征在于，由以下重量百 分含量的物质配制加工而成：
[0008]
[0009] 上述用于晶硅太阳能电池正面银浆低熔点玻璃粉的制备方法，按下列步骤和条件 加工：
[0010] (1)按重量百分比称取各原料混合均匀；
[0011] (2)将混合均匀的原料倒入坩埚，加盖后放入马弗炉内加热熔融成玻璃液；
[0012] (3)将玻璃液水淬成玻璃料；
[0013] (4)将玻璃料烘干；
[0014] (5)将烘干后的玻璃料粉碎成粒径范围为0. 5~5um的玻璃粉。
[0015] 步骤（2)中所用坩埚为刚玉坩埚，加热熔融温度为950~1200°C,保温40~ 80min〇
[0016] 步骤（5)中所述粉碎是采用行星球磨粉碎机粉碎。
[0017] 本发明提供的低熔点玻璃粉用于制作高方阻晶硅太阳能电池正面银浆料时，能很 好的浸润银，增加对银离子的溶解，在硅表面形成更多的银晶粒，形成好的欧姆接触，降低 接触电阻。同时，由于降低了玻璃体内的铅含量，降低了击穿浅结的风险。从而有利于提高 太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，表1是实施例的成分配比及由其制 备的电池片的性能指标。
[0019] 实施例1
[0020] 按表1中实施例1配方配料500g，混合均匀后放入氧化铝坩埚中，加盖后，将坩埚 放入马弗炉内加热熔融，马弗炉的设定温度为1200°C，保温50min。熔制好的玻璃液倒入去 离子水中水淬。将水淬料烘干后，采用行星球磨粉碎机粉碎至粒径D9。至4um以下，D5。在 1~2um，粒径跨度小于2。测试玻璃粉的各项性能参数见表1。将制得的玻璃粉按照银浆 料总重的6 %加入导电银浆中，银粉占银浆料总重的84%，有机相占银浆料总重的10 %。通 过丝网印刷的方式，将所制得的导电银浆印刷在方阻为90Q/ □，且镀好氮化硅膜的多晶 硅片上，烧结后测试电池片的性能，结果见表1。
[0021] 实施例2
[0022] 按表1中实施例2配方配料500g，混合均匀后放入氧化铝坩埚中，加盖后，将坩埚 放入马弗炉内加热熔炼，马弗炉的设定温度为1200°C，保温50min。熔制好的玻璃液倒入去 离子水中水淬。将水淬料烘干后，采用行星球磨粉碎机粉碎至粒径D9。至4um以下，D5。在 1~2um，粒径跨度小于2。测试玻璃粉的各项性能参数见表1。将制得的玻璃粉按照银浆 料总重的6 %加入导电银浆中，银粉占银浆料总重的84%，有机相占银浆料总重的10 %。通 过丝网印刷的方式，将所制得的导电银浆印刷在方阻为90mQ/ □，且镀好氮化硅膜的单晶 硅片上，烧结后测试电池片的性能，结果见表1。
[0023] 实施例3
[0024] 按表1中实施例3配方配料500g，混合均匀后放入氧化铝坩埚中，加盖后，将坩埚 放入马弗炉内加热熔炼，马弗炉的设定温度为1200°C，保温50min。熔制好的玻璃液倒入去 离子水中水淬。将水淬料烘干后，采用行星球磨粉碎机粉碎至粒径D9。至4um以下，D5。在 1~2um，粒径跨度小于2。测试玻璃粉的各项性能参数见表1。将制得的玻璃粉按照银浆 料总重的6 %加入导电银浆中，银粉占银浆料总重的84%，有机相占银浆料总重的10 %。通 过丝网印刷的方式，将所制得的导电银浆印刷在方阻为90mQ/ □，且镀好氮化硅膜的单晶 硅片上，烧结后测试电池片的性能，结果见表1。
[0025] 实施例4
[0026] 按表1中实施例4配方配料500g，混合均匀后放入氧化铝坩埚中，加盖后，将坩埚 放入马弗炉内加热熔炼，马弗炉的设定温度为ll〇〇°C，保温50min。熔制好的玻璃液倒入去 离子水中水淬。将水淬料烘干后，采用行星球磨粉碎机粉碎至粒径D9。至4um以下，D5。在 1~2um，粒径跨度小于2。测试玻璃粉的各项性能参数见表1。将制得的玻璃粉按照银浆 料总重的6 %加入导电银浆中，银粉占银浆料总重的84%，有机相占银浆料总重的10 %。通 过丝网印刷的方式，将所制得的导电银浆印刷在方阻为90Q/ □，且镀好氮化硅膜的多晶 硅片上，烧结后测试电池片的性能，结果见表1。
[0027] 表 1
[0028]
[0029]
[0030] 从表1实施例实验结果可以看出，玻璃的组成，粒度对太阳能电池的转换效率会 产生较大的影响。当Ag2O含量较高时，获得的电池性能较好。而PbO的含量有一个最佳值。
【主权项】
1. 一种用于晶硅太阳能电池正面银浆的低熔点玻璃粉，其特征在于，由以下重量百分 含量的物质配制加工而成：2. 权利要求1所述用于晶硅太阳能电池正面银浆低熔点玻璃粉的制备方法，其特征在 于，按下列步骤和条件加工： (1) 按重量百分比称取各原料混合均匀； (2) 将混合均匀的原料倒入坩埚，加盖后放入马弗炉内加热熔融成玻璃液； (3) 将玻璃液水淬成玻璃料； (4) 将玻璃料烘干； (5) 将烘干后的玻璃料粉碎成粒径范围为0. 5~5um的玻璃粉。3. 如权利要求2所述用于晶硅太阳能电池正面银浆低熔点玻璃粉的制备方法，其特征 在于：步骤（2)中所用坩埚为刚玉坩埚，加热熔融温度为950~1200°C，保温40~80min。4. 如权利要求2所述用于晶硅太阳能电池正面银浆低熔点玻璃粉的制备方法，其特征 在于：步骤（5)中所述粉碎是采用行星球磨粉碎机粉碎。
【专利摘要】一种用于晶硅太阳能电池正面银浆的低熔点玻璃粉，由以下重量百分含量的物质配制加工而成：PbO30～60％,B2O310～30％,ZnO5～30％,SiO25～14％,Li2O0.5～2％,Ag2O0.5～2％,MgO1～5％，ZrO21～10％。制备方法为：1.称量原料，在陶瓷研钵内混合均匀，2.将混合粉倒入刚玉坩埚内，加盖，放入马弗炉后在指定的炉温熔融，3.将熔制好的玻璃液水淬，4.干燥，5.对水淬玻璃料进行球磨粉碎。本发明制得的玻璃粉具有适宜的软化温度，对银和硅有很好的润湿能力，同时由于玻璃体内含有氧化银，在烧结的过程中能够更好的传输和析出银晶粒，获得更多的接触点，提高隧道效应发生几率，有益于降低接触电阻。且由于铅含量低，能减少对硅的腐蚀，有效降低击穿PN结的可能性，从而在保证接触电阻的前提下，提高太阳能电池的光电转换效率和寿命。
【IPC分类】C03C12/00
【公开号】CN105084766
【申请号】CN201410199306
【发明人】任益超, 郑建华, 张愿成, 敖毅伟, 袁晓, 赵欣侃
【申请人】上海太阳能工程技术研究中心有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日