专利名称：一种太阳能电池用银浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池用混合物，特别是涉及太阳能电池用银浆及其制备方法。
背景技术：
太阳电池是由电性能不同的两种分别称为η型和ρ型的半导体组 合，然后在η型和P型半导体上面镀上电极制成的。在光照射面，为了让光进入半导体里面，电极通常制成梳齿状。其正面电极是用银浆印刷而成的，背面电极由银浆、银铝浆或铝浆印刷而成。正面电极用银浆通常由银粉，有机溶剂，玻璃粉等组成。太阳能电池正面电极用银浆通常要求有良好的丝网印刷性能，印刷好的正面银电极细线要有很好成型性能，即印刷电极的高宽比要好，相同体积条件下，高宽比越大则正面银电极的越细，电池表面受光面积就越大，相应的单位面积电池光电效率就要越高。加工中银浆要有很好的流动性，印刷完成后银浆在电池表面形态能很好保持，不会平铺在电池表面，降低高宽比，减小电池表面的受光面积。为达到上述目的，银浆需要有良好的“触变性”，在外力和外界环境因素作用影响下，流动性增力口，保持适度稳定的流动性保证了丝网印刷的质量，而在静置后流动性降低，黏度增大，丝印细线得以保持形状。然而，现有技术的正面银浆触变性和稳定性仍有待提高，以提升了太阳能电池的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种银浆混合物，其用作正面电极银浆而具有较高的触变性，以提高银浆在硅片上的丝印质量，提高烧结后丝印银线的高宽比，减小所占受光面积，从而提升太阳能电池的效率。为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池用银浆，包括一定质量百分含量的银粉，松节油，玻璃粉，以及气相二氧化硅。所述的太阳能电池用银浆，进一步包含非离子型高分子表面活性剂。所述非离子型高分子表面活性剂为聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物，其质量百分含量为0-5%，分子量约为5800或23000。所述气相二氧化硅为甲基改性气相二氧化硅。所述甲基改性气相二氧化硅的质量百分含量为0. 5_2%。所述甲基改性气相二氧化硅的纯度为99%以上，粒径10-20纳米。所述银粉质量百分含量为70-85%，所述松节油质量百分含量为5-12%，所述玻璃粉质量百分含量为5-15%。所述玻璃粉包括质量百分含量为ZnO :5-10%、PbO 10-20%, Bi2O3 :5_10%、Al2O3 15-20%、SiO2 30-50%, B2O3 10-20% 的部分或全部成分。其中，银粉纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米；松节油纯度99% ；玻璃粉各组分的纯度均为99%以上，粒径均为5-10微米。本发明的太阳能电池用银浆，其制备方法包括首先将非离子型高分子表面活性剂按照比例加入松节油中，搅拌至全溶；然后加入一定比例的气相二氧化硅，搅拌均勻 ’最后将银粉和玻璃粉按比例加入该混合好的液体体系中，在高速搅拌机中搅拌均勻；然后放入三辊机中混合，最终制备成混合均勻的银浆样品。上述技术方案至少具有如下有益效果本发明就是围绕提高太阳能电池专用银浆丝印细线高宽比这一目标，在保护或者同时改进其他性能的基础上，通过添加改性气相二氧化硅来实现。一方面气相二氧化硅可以有效促进在有机溶剂中的相容性，提高分散性能； 另一方面，气相二氧化硅分散于银浆体系中，表面硅羟基能够通过自身或和液体分子直接或间接产生氢键作用，造成暂时的三维空间的晶格结构有效改善最终银浆的触变性能。触变性能的改善可以提高银浆在硅片丝印质量，烧结后丝印银线 的高宽比得到提高，所占受光面积减小，提升了太阳能电池的效率。而非离子型表面活性剂的添加可以有效改善银浆组分的分散性以及银浆的稳定性。本发明制备银浆的方法简单易于操作和工业化，且能均勻混合和组分。
具体实施例方式本发明的太阳能电池用银浆，用作正面电极银浆组合物，包括一定质量百分含量的银粉、松节油和玻璃粉，并通过添加改性气相二氧化硅，且选择地添加非离子型高分子表面活性剂来改善银浆性能。本发明就是围绕提高太阳能电池专用银浆丝印细线高宽比这一目标，在不降低其他性能的基础上，通过添加气相二氧化硅来实现，优选为改性气相二氧化硅，更佳为纳米改性气相二氧化硅，最佳为纳米级甲基改性的气相二氧化硅。气相二氧化硅分散于银浆体系中，表面硅羟基能够通过自身或和液体分子直接或间接产生氢键作用，造成暂时的三维空间的晶格结构。氢键作用使分散于体系中的二氧化硅聚集体连接成为一个完整的二氧化硅网络充满于整个体系，使得体系的粘度增加从而起到增稠性；由于氢键作用力非常弱，当体系受到剪切力作用的时候，氢键可以被破坏，因此二氧化硅网络也被破坏，导致体系的粘度在剪切力作用下而变小；而一旦剪切力消失，二氧化硅网络又可以再次形成，体系的粘度又恢复到最初的状态，从而体现出触变性。一方面甲基改性的气相二氧化硅可以有效促进在有机溶剂中的相容性。提高气相二氧化硅的分散性能，有效改善最终银浆的触变性能。触变性能的改善可以提高银浆在硅片丝印质量，烧结后丝印银线的高宽比得到提高，所占受光面积减小，提升了太阳能电池的效率。而非离子型表面活性剂的添加可以有效稳定无机粒子在有机溶剂中的分散性，促使银粉和玻璃粉在有机溶剂中的分散，使制得的银浆产品可以长时间稳定保存。通过这两种组分的组合添加，可有效地提高太阳能电池正面电极用银浆产品的 “触变”性能，在丝网印刷中银浆栅线有较好的高宽比。优选地，本发明的太阳能电池正面用银浆，其组分和质量百分数为银粉70-85% ； 松节油5-12% ；聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物0-5% ；玻璃粉5-15% ；甲基改性气相二氧化硅 0. 5-2%ο较佳地，银粉纯度99. 99%，粒径0. 5-2微米；松节油纯度99%或以上。非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物，可购于德国BASF公司，产品型号为 P-123或F-127，分子量约为5800或23000。甲基改性气相二氧化硅，可购于德国DE⑶SSA公司产品，纯度99%或以上，粒径10-20纳米。玻璃粉优选为包括质量百分含量为ZnO :5-10%, PbO 10-20%、Bi2O3 :5-10%, Al2O3 15-20%、SiO2 :30-50%, B2O3 :10_20%，纯度均为99%以上，粒径均为5_10微米的部分或全部成分。制备本发明银浆组合物的方法为首先将作为非离子型高分子表面活性剂的三嵌段共聚物(P-123或F-127)按照比例加入松节油中，搅拌至全溶；然后加入一定比例的甲基改性气相二氧化硅搅拌均勻；最后将银粉和玻璃粉按比例加入上述混合好的液体体系中， 在高速搅拌机中搅拌均勻；然后放入不锈钢三辊机中混合约3-5次，最终制备成混合均勻的银浆样品。以下列举具体实例进一步说明，但并不作为本发明的限制。实施例1
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度为99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(P123) 3% ； 玻璃粉 10%，其组分质量百分含量为 ZnO :5-10%, PbO 10-20%、Bi2O3 :5-10%, Al2O3 15-20%、SiO2 :30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米； 甲基改性气相二氧化硅2%，其纯度为99%，粒径10-20纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次， 最终制备成混合均勻的银浆样品。实施例2
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(P-123) 4% ； 玻璃粉 10%，其组份质量百分含量为 ZnO :5-10%, PbO 10-20%、Bi2O3 :5-10%, Al2O3 15-20%、SiO2 :30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米； 甲基改性气相二氧化硅1%，其纯度为99%，粒径10-20纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次， 最终制备成混合均勻的银浆样品。实施例3
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度为99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(P123) 4. 5% ； 玻璃粉 10%，其组分质量百分含量为 ZnO :5-10%, PbO 10-20%、Bi2O3 :5-10%, Al2O3 15-20%、SiO2 :30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米； 甲基改性气相二氧化硅0. 5%，其纯度为99%，粒径10-20纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次，最终制备成混合均勻的银浆样品。实施例4
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度为99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(P123) 5% ； 玻璃粉 10%，其各组分质量百分含量为 ZnO :5-10%、PbO 10-20%, Bi2O3 :5_10%、Al2O3 15-20%、SiO2 30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次， 最终制备成混合均勻的银浆样品。实施例5
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度为99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(F127) 4% ； 玻璃粉 10%,其组分质量百分含量为 ZnO :5-10%、PbO 10-20%、Bi203 :5_10%、Al2O3 15-20%、SiO2 30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米； 甲基改性气相二氧化硅1%，其纯度为99%，粒径10-20纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次， 最终制备成混合均勻的银浆样品。实施例6
本实施例中太阳能电池正面电极用银浆，其组分和质量百分数为 银粉73%，其纯度为99. 99%，粒径0. 5-2微米； 松节油12%，其纯度为99%;
非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物(F127) 5% ； 玻璃粉 10%，其各组分质量百分含量为 ZnO :5-10%、PbO 10-20%, Bi2O3 :5_10%、Al2O3 15-20%、SiO2 30-50%, B2O3:10-20%，纯度均为 99% 以上，粒径均为 5-10 纳米。按照上述比例在高速搅拌机中搅拌均勻，然后放入不锈钢三棍机中混合3-5次， 最终制备成混合均勻的银浆样品。实验检测按上述实施例1-6的配方及方法制备的银浆组合物，其固体物质含量 >85%,最大粒径<20微米，烧结温度900-1200摄氏度，方阻率<3. 5m Ω / □。光电转换效率 在实施例1和2中单晶硅>17%，多晶硅>15% ；在实施例3和5中单晶硅>16%，多晶硅>14% ； 在实施例4和6中单晶硅>15%，多晶硅>12%。丝印烧结前后银线统计数据列于下表1中
表1丝印烧结前后银线统计数据
权利要求
1.一种太阳能电池用银浆，包括一定质量百分含量的银粉，松节油，玻璃粉，以及气相二氧化硅。
2.如权利要求1所述的太阳能电池用银浆，进一步包含非离子型高分子表面活性剂。
3.如权利要求2所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述非离子型高分子表面活性剂为聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物，其质量百分含量为0-5%，分子量约为5800或 23000。
4.如权利要求1所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述气相二氧化硅为甲基改性气相二氧化硅。
5.如权利要求4所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述甲基改性气相二氧化硅的质量百分含量为0. 5-2%。
6.如权利要求5所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述甲基改性气相二氧化硅的纯度为99%以上，粒径10-20纳米。
7.如权利要求1所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述银粉质量百分含量为 70-85%，所述松节油质量百分含量为5-12%，所述玻璃粉质量百分含量为5-15%。
8.如权利要求7所述的太阳能电池用银浆，其特征在于所述玻璃粉包括质量百分含量为 ZnO 5-10%, PbO 10-20%、Bi2O3 :5_10%、Al2O3 15-20%、SiO2 30-50%, B2O3 10-20% 的部分或全部成分。
9.如权利要求8所述的太阳能电池用银浆，其特征在于银粉纯度为99.99%，粒径 0. 5-2微米；松节油纯度99% ；玻璃粉各组分的纯度均为99%以上，粒径均为5-10微米。
10.如权利要求1-9中任一项所述的太阳能电池用银浆，其制备方法包括首先将非离子型高分子表面活性剂按照比例加入松节油中，搅拌至全溶；然后加入一定比例的气相二氧化硅，搅拌均勻；最后将银粉和玻璃粉按比例加入该混合好的液体体系中，在高速搅拌机中搅拌均勻；然后放入三辊机中混合，最终制备成混合均勻的银浆样品。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能电池用银浆及其制备方法。该银浆包括一定质量百分含量的银粉，松节油，玻璃粉，以及气相二氧化硅，优选为纳米级甲基改性气相二氧化硅。还可进一步包含非离子型高分子表面活性剂聚乙氧聚丙氧聚乙氧三嵌段共聚物。各组分按一定比例和顺序搅拌混合而成的用作太阳能电池正面用银浆，具有很好的触变性，提高了银浆在硅片上的丝印质量，提高烧结后丝印银线的高宽比，减小所占受光面积，从而提升太阳能电池的效率。
文档编号H01B13/00GK102290120SQ20111015222
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者赵世界, 韩鹏 申请人:常州斯威克光伏新材料有限公司