硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及无铅玻璃组合物的技术领域，更具体地，本发明涉及硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物及其制备方法。以所述无铅玻璃组合物的质量百分含量为基准，所述无铅玻璃组合物包含以下组分：30?80wt%的TeO2，7?25wt%的Bi2O3，1?15wt%的ZnO，1?15wt%的CaO，0.1?10wt%的SiO2，0?5wt%的B2O3，该无铅玻璃组合物的软化温度低，用于晶硅太阳能正面银浆烧结后附着力高，RS低。
【专利说明】
硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无铅玻璃组合物的技术领域，更具体地，本发明涉及硅太阳能电池正 面银浆用无铅玻璃组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最 大的产业。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，一枝独秀，市场 份额大90%，大面积商品化太阳电池效率可达18-19%。银浆是太阳能电池电极的重要材料， 通过丝网印刷的方法专门用在太阳能电池硅片上面，覆盖在硅玻璃基板上，在太阳能电池 表面形成附着力强、低欧姆接触电阻的导电电极，电池光电转换效率高。上述浆料主要由银 粉、玻璃粉、有机载体和改性剂等原料按一定的比例组成。加入玻璃粉以后，可以明显降低 烧结峰值温度，使金属粉银在经烧结峰温度后形成银膜，且形成的银膜表面光滑、不起灰， 同时膜与硅片有较强的附着力。此外，玻璃粉对硅片的弯曲有着至关重要的影响。目前晶硅 太阳能电池正面银浆中使用的玻璃粉存在熔化温度高、软化温度高以及附着力低的问题， 针对这一问题，广泛使用低熔点玻璃粉，然而，此类低熔点玻璃粉大多数含有氧化铅，铅对 人类健康危害较大，能够在人体内聚集而引起铅中毒。为了更好的维护人类赖以生存的生 活环境，美国、欧盟和日本等均制定了一些环保政策，对其生产和进口的电子产品进行环保 限制。电子产品无铅化已成为电子制造业下一步的发展趋势，作为清洁能源提供之一的光 伏太阳能电池在生产制造过程中也应该无铅化。
[0003]
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物 及其制备方法，所述无铅玻璃组合物软化温度低，用于晶硅太阳能正面银浆烧结后附着力 高，RS低。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案： 硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，以所述无铅玻璃组合物的质量百分含量为 基准，所述无铅玻璃组合物包含以下组分:30-80wt%的Te〇2,7-25wt%的Bi2〇3，l-15wt%的 ZnO，I-15wt%的CaO，0 · I-IOwt%的Si〇2，0_5wt%的B2O3。
[0006] 在一种实施方式中，所述无铅玻璃组合物还包括1-5 wt%的添加剂。
[0007] 在一种实施方式中，所述添加剂为锂、钠、钾、镁、锶、钡、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、 锰、铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的金属单质或其金属氧化物中的一种或多种组合。
[0008] 在一种实施方式中，所述添加剂为Li2〇、K2〇、Na2〇中的一种或多种组合。
[0009]在一种实施方式中，所述无铅玻璃组合物的粒径为0.1-3微米。
[0010]在一种实施方式中，所述无铅玻璃组合物的软化温度为350-450°C。
[0011]本发明另一目的在于提供所述硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备 方法，包括:按照所述的预定比例，均匀混合，得到混合原料，将混合原料装入铂金坩埚中， 再将铂金坩埚放入高温箱式炉中加热升温，在1100-1300°C的温度下保温0.5-1小时，使得 熔融物完全变为均相液体，并且不含任何残余的原料分解物;将所述的均相液体倒入去离 子水中水淬，冷却后取出玻璃颗粒，并放入鼓风式烘箱内烘干;将所述烘干的玻璃颗粒、磨 球、和去离子水装入球磨罐中并密封，装入球磨机中进行球磨，球磨2-5小时后，过筛滤去磨 球，得到玻璃料浆并放入鼓风式烘箱进行干燥、过筛，即得无铅玻璃组合物。
[0012]在一种实施方式中，所述鼓风式烘箱内烘干的温度为120°C。
[0013]在一种实施方式中，所述玻璃料浆放入鼓风式烘箱进行干燥的温度为120°C，时间 为12-24小时。
[0014] 本发明又一目的在于提供所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物应用 于导电银衆料中。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果为:本发明的无铅玻璃组合物解决了现有技 术中无铅玻璃粉存在的熔化温度高、软化温度高以及附着力低等问题以及无铅玻璃在制备 太阳能正面银浆存在Rs高的问题。
[0016] 参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
【具体实施方式】
[0017] 除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技 术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
[0018] 如本文所用术语"由…制备"与"包含"同义。本文中所用的术语"包含"、"包括"、 "具有"、"含有"或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合 物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或 此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0019] 连接词"由…组成"排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此 短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常 规杂质除外。当短语"由…组成"出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时， 其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0020] 当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优 选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围 下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开 了范围"1至5"时，所描述的范围应被解释为包括范围"1至4"、"1至3"、"1-2"、"1-2和4-5"、 "1-3和5"等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和 在该范围内的所有整数和分数。
[0021] 此外，本发明要素或组分前的不定冠词"一种"和"一个"对要素或组分的数量要求 (即出现次数)无限制性。因此"一个"或"一种"应被解读为包括一个或至少一个，并且单数 形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显指单数形式。
[0022] 硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，以所述无铅玻璃组合物的质量百分含 量为基准，所述无铅玻璃组合物包含以下组分:30-80wt%的TeO 2，7-25wt%的Bi2O3，l-15wt% 的Zn0，l-15wt%的Ca0,0.1-10wt%的Si02,0-5wt%的B203。
[0023]本发明中所述无铅玻璃组合物的组分中的CaO可以用CaF2替换，实现同样的技术 效果。
[0024]在一种优选地实施方式中，所述无铅玻璃组合物还包括1-5 wt%的添加剂。
[0025]在一种优选地实施方式中，所述添加剂为锂、钠、钾、镁、锶、钡、钛、锆、钒、铌、铬、 钼、钨、锰、铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的金属单质或其金属氧化物中的一种或多种组合。 所述添加剂也可以是在焙烧时能够生成锂、钠、钾、镁、锶、钡、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、锰、 铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的金属氧化物的任何化合物。
[0026] 在一种优选地实施方式中，所述添加剂为Li2〇、K2〇、Na2〇中的一种或多种组合。 [0027] 本发明中所述添加剂中的Li2O可以用LiF替换，Na2O可以用NaF替换，K2O可以用KF 替换，实现同样的技术效果。
[0028]在一种优选地实施方式中，所述无铅玻璃组合物的粒径为0.1-3微米。
[0029]在一种优选地实施方式中，所述无铅玻璃组合物的软化温度为350_450°C。
[0030]本发明另一目的在于提供所述硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备 方法，包括:按照所述的预定比例，均匀混合，得到混合原料，将混合原料装入铂金坩埚中， 再将铂金坩埚放入高温箱式炉中加热升温，在1100-1300°C的温度下保温0.5-1小时，使得 熔融物完全变为均相液体，并且不含任何残余的原料分解物;将所述的均相液体倒入去离 子水中水淬，冷却后取出玻璃颗粒，并放入鼓风式烘箱内烘干;将所述烘干的玻璃颗粒、磨 球、和去离子水装入球磨罐中并密封，装入球磨机中进行球磨，球磨2-5小时后，过筛滤去磨 球，得到玻璃料浆并放入鼓风式烘箱进行干燥、过筛，即得无铅玻璃组合物。
[0031] 在一种优选地实施方式中，所述鼓风式烘箱内烘干的温度为120°C。
[0032] 在一种优选地实施方式中，所述玻璃料浆放入鼓风式烘箱进行干燥的温度为120 °C，时间为12-24小时。
[0033] 本发明又一目的在于提供所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物应用 于导电银浆料中。
[0034]实施方式： 实施方式1，硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，以所述无铅玻璃组合物的质量 百分含量为基准，所述无铅玻璃组合物包含以下组分：30-80wt%的TeO2，7-25wt%的Bi2O 3， I -15wt%的 ZnO，I -15wt%的 CaO，0 · I -I Owt%的 S i〇2，0_5wt%的 B2O3。
[0035] 实施方式2,与实施方式1相同，不同的地方是，所述无铅玻璃组合物还包括1-5 wt%的添加剂。
[0036] 实施方式3,与实施方式2相同，不同的地方是，所述添加剂为锂、钠、钾、镁、锶、钡、 钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、锰、铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的金属单质或其金属氧化物中的 一种或多种组合。
[0037] 实施方式4,与实施方式3相同，不同的地方是，所述添加剂为Li20、K20、Na20中的一 种或多种组合。
[0038] 实施方式5,与实施方式1相同，不同的地方是，所述无铅玻璃组合物的粒径为0.1-3微米。
[0039] 实施方式6,与实施方式1相同，不同的地方是，所述无铅玻璃组合物的软化温度为 350-450 °C。
[0040] 实施方式7,硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备方法，其特征在于， 包括:按照所述的预定比例，均匀混合，得到混合原料，将混合原料装入铂金坩埚中，再将铂 金坩埚放入高温箱式炉中加热升温，在1100-1300°C的温度下保温0.5-1小时，使得熔融物 完全变为均相液体，并且不含任何残余的原料分解物;将所述的均相液体倒入去离子水中 水淬，冷却后取出玻璃颗粒，并放入鼓风式烘箱内烘干;将所述烘干的玻璃颗粒、磨球、和去 离子水装入球磨罐中并密封，装入球磨机中进行球磨，球磨2-5小时后，过筛滤去磨球，得到 玻璃料浆并放入鼓风式烘箱进行干燥、过筛，即得无铅玻璃组合物。
[0041]实施方式8,与实施方式7相同，不同的地方是，所述鼓风式烘箱内烘干的温度为 120°C。实施方式9，与实施方式7相同，不同的地方是，所述玻璃料浆放入鼓风式烘箱进行干 燥的温度为120°C，时间为12-24小时。
[0042] 实施方式10,所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物应用于导电银浆料 中。 下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对 本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据 上述发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0043] 另外，如果没有其他说明，所用原料都是市售的。
[0044] 硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物组分和配比，按照所述的预定比例，均 匀混合，得到混合原料，将混合原料装入铂金坩埚中，再将铂金坩埚放入高温箱式炉中加热 升温，在1100-1300°C的温度下保温0.5-1小时，使得熔融物完全变为均相液体，并且不含任 何残余的原料分解物;将所述的均相液体倒入去离子水中水淬，冷却后取出玻璃颗粒，并放 入120 °C鼓风式烘箱内烘干;将所述烘干的玻璃颗粒、磨球、和去离子水装入球磨罐中并密 封，装入球磨机中进行球磨，球磨2-5小时后，过筛滤去磨球，得到玻璃料浆并放入120°C鼓 风式烘箱进行干燥12-24小时、过筛，即得无铅玻璃组合物。
[0045] 首选，简述本发明材料配方的基本方案:硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合 物，其特征在于，以所述无铅玻璃组合物的质量百分含量为基准，所述无铅玻璃组合物包含 以下组分：30-80wt%的TeO 2，7-25wt%的Bi2O3，l_15wt%的ZnO, l-15wt%的Ca0,0 · l-10wt%的 Si〇2，0-5wt% 的 B2O3。
[0046] 实施例1-6 硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其配方按照表1的1-6号配方(分别对应1-6 实施例），经过组份调整、熔融、水淬、烘干、球磨、过筛等工序处理后获得软化温度低，用于 晶硅太阳能正面银浆烧结后附着力高，RS低的无铅玻璃组合物。配方中所述无铅玻璃组合 物还包括1-5 wt%的添加剂;所述添加剂为锂、钠、钾、镁、锶、钡、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、 锰、铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的金属单质或其金属氧化物中的一种或多种组合;所述添 加剂为Li 20、K20、Na20中的一种或多种组合。
[0047] 按上述配方制得的无铅玻璃组合物，所述无铅玻璃组合物的粒径为0.1-3微米，软 化温度为350-450 °C。通过丝网印刷工艺形成晶体硅太阳能电池电池片（156mm X 156mm规 格)的背电场银电极电极，并进行性能测试，所得的硅太阳能电池片性能良好，测试结果见 表2。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明的特征的一些特征。所附的权利要求旨在 要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组 合的选择的实施方式的说明。因此，
【申请人】的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特 征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目 前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利 要求覆盖。
【主权项】
1. 硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，以所述无铅玻璃组合物的 质量百分含量为基准，所述无铅玻璃组合物包含以下组分：30-80wt%的Te〇2,7-25wt%的 Bi2〇3，l_15wt%的ZnO，l-15wt%的CaO，0 · Ι-lOwt%的Si〇2，0_5wt%的B2〇3。2. 根据权利要求1所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，所述 无铅玻璃组合物还包括1-5 wt%的添加剂。3. 根据权利要求2所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，所述 添加剂为锂、钠、钾、镁、锶、钡、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、锰、铁、钌、钴、镍、铜、锡、铈和钆的 金属单质或其金属氧化物中的一种或多种组合。4. 根据权利要求3所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，所述 添加剂为Li20、K 20、Na20中的一种或多种组合。5. 根据权利要求1所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，所述 无铅玻璃组合物的粒径为0.1-3微米。6. 根据权利要求1所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物，其特征在于，所述 无铅玻璃组合物的软化温度为350-450 °C。7. 权利要求1的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备方法，其特征在于，包 括:按照所述的预定比例，均匀混合，得到混合原料，将混合原料装入铂金坩埚中，再将铂金 坩埚放入高温箱式炉中加热升温，在1100_1300°C的温度下保温0.5-1小时，使得熔融物完 全变为均相液体，并且不含任何残余的原料分解物;将所述的均相液体倒入去离子水中水 淬，冷却后取出玻璃颗粒，并放入鼓风式烘箱内烘干;将所述烘干的玻璃颗粒、磨球、和去离 子水装入球磨罐中并密封，装入球磨机中进行球磨，球磨2-5小时后，过筛滤去磨球，得到玻 璃料浆并放入鼓风式烘箱进行干燥、过筛，即得无铅玻璃组合物。8. 根据权利要求7所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备方法，其特 征在于，所述鼓风式烘箱内烘干的温度为120°C。9. 根据权利要求7所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物的制备方法，其特 征在于，所述玻璃料浆放入鼓风式烘箱烘干的温度为120°C，时间为12-24小时。10. 权利要求1至9任一项所述的硅太阳能电池正面银浆用无铅玻璃组合物在导电银浆 料中的应用。
【文档编号】H01B1/16GK106007390SQ201610315725
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】谢继峰, 杨至灏, 左晨东, 曾文, 董淑斌
【申请人】浙江光达电子科技有限公司