专利名称：强附着力太阳能电池铝浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池用的铝浆技术领域，具体的说是一种强附着力太阳能电池铝浆及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着传统能源的日益短缺，以晶体硅太阳能电池为代表的光伏产业得到了迅猛的发展。晶体硅太阳能电池背场铝浆是太阳能电子浆料中的主要组成部分，用于晶体硅太阳能电池背表面电场的形成，同时作为太阳能电池的背电极使用。晶体硅太阳能电池背场铝浆主要由铝粉、有机粘合剂和无机粘合剂-金属玻璃粉组成。铝粉作为铝电极浆料中的功能相，烧结后铝粉间互相连接构成导电通道，并与硅形成硅铝合金实现欧姆接触，因此铝粉的各项性能对硅太阳能电池输出特性、电极的外观和机械强度起着关键性影响；有机粘合剂用于分散超微细粉形成膏状组合物，通常由溶剂、起增稠作用的高分子聚合物和助剂组成，其挥发性是影响电子浆料储存稳定性、浆料制备元器件过程的烧结工艺温度、膜层质量以及电子元器件性能的重要因素之一；金属玻璃粉是铝电极浆料中的重要成分，起着溶蚀铝粉表面不导电薄膜层以及黏结铝粒子的作用，因此其组分和含量对电极的电特性和表面特性有至关重要的影响。为了有效降低晶体硅太阳能电池的发电成本，目前广泛采用降低硅片厚度 (150 ISOMffl)的方法提高晶体硅的使用效率；此外，通过研制高性能的晶体硅太阳能电池用银浆、铝浆，提高其转换效率，也是降低成本的有效途径。目前市场上主流的晶体硅太阳能电池背场铝浆的主要缺点如下
(1)浆料中的有机粘合剂含有低毒物质，制备过程中挥发严重，效率低下，对人体危害性大；
⑵无机粘合剂金属玻璃粉含有铅等有毒元素，对环境和人体都有一定程度的毒害； ⑶铝膜与硅基片之间无法形成良好的欧姆接触，易脱落、起疱，导致其光电转换效率低下；
(4)为降低晶体硅太阳能电池成本，无法同时满足低翘曲度和强附着力两方面的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种浆料中不含有铅等有毒物质，对人体危害性小，铝膜与硅基片之间能形成良好的欧姆接触，翘曲度低，光电转换效率高，不易脱落的强附着力太阳能电池铝浆。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种强附着力太阳能电池铝浆，该浆料由以下质量百分比的各组分制备铝粉60% 84%，改性有机粘合剂15% 35%，无机粘合剂(金属玻璃粉)1% 10%。本发明上述的铝粉为纯度99. 9 99. 99%、平均粒径为2. 0 8. OMm的铝粉。本发明上述的改性有机粘合剂由质量百分比为10% 50%的松油醇，10% 30%的松节油，5% 20%的苯甲醇，5% 20%的丁基卡必醇醋酸酯，1% 15%的乙基纤维素，1% 10%的有机硅化合物(如改性聚二甲基硅氧烷)，1% 5%的山梨醇酐硬脂酸酯制备而成。本发明上述的无机粘合剂金属玻璃粉为无铅玻璃粉，由质量百分比20% 50%的 B2O3' 20% 40% 的 SiO2,10% 20% 的 Al2O3, 5% 10% 的 SiO，5% 10% 的 V2O5 制备而成。本发明要解决的另一个技术问题是，提供上述强附着力太阳能电池铝浆的制备方法，制备步骤为
(1)改性有机粘合剂的制备按配方比例称取配置改性有机粘合剂的原料，混合均勻， 在80 150°C温度下边加热边搅拌的溶解方式，时间为60 120min得到透明的改性有机粘合剂。(2)无机粘合剂的制备按配方比例称取配置无机粘合剂的原料混合均勻后，在烘箱中145 155°C干燥1. 5 2. 5h ；然后在1000 1200°C温度下熔炼0. 8 1. 2h，水淬后烘干， 再球磨3 他，烘干得到平均粒径为IOMffl以下的无铅金属玻璃粉；
(3)电池铝浆制备按配方，将铝粉、步骤(1)制备的改性无机粘合剂、步骤(2)制备的无机粘合剂-金属玻璃粉，混合均勻后研磨轧浆2 5次后得到细度为15ΜΠ1以下的背场铝浆。本发明上述的研磨轧浆为采用三辊研磨机进行的研磨轧浆。本发明的优点和有益效果
⑴铝粉是浆料的重要组分，本发明选用99. 9 99. 99%的铝锭制成的铝粉，平均粒径为4. 0 8. OMffl，在满足浆料电性能的同时，无铝珠，无铝包，铝膜光滑平整。(2)有机粘合剂中加入松节油，烧结时会产生还原气氛，保护铝不被氧化，提高铝膜的导电性能。(3)有机硅化合物、山梨醇酐硬脂酸酯的加入，改良了有机粘合剂之间的相互连接性，增强了浆料的流平性，印刷过网性能明显提高，同时铝膜在烘干后粘结强度高，在烧结后不脱落、附着力超强(本发明铝浆的附着力大于5N，可称为强附着力铝浆)，经印刷、烧结后晶体硅的翘曲度低。(4)金属玻璃粉中加入了一定比例的Al、Zn、V元素，使得铝背场与硅片之间的欧姆接触良好，附着力明显增强，电性能及转换效率相应提升，同时未加入铅元素物质，是环保型产品。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅示例说明。实施例1 1、铝粉
市售纯度为99. 95%，平均粒径为5. 2Mm的球形铝粉。2、改性有机粘合剂的制备
称取32%的松油醇，20%的松节油，17%的苯甲醇，20%的丁基卡必醇醋酸酯，5%的乙基纤维素，3. 5%的有机硅化合物(改性聚二甲基硅氧烷)，2. 5%的山梨醇酐硬脂酸酯，以上各物混合后加热至80 100°C溶解lOOmin，得到透明的具有良好润滑性、印刷性的胶体。
3、无铅玻璃粉的制备
40%的B2O3，35%的SiO2,15%的Al2O3，5%的ZnO, 5%的V2O5，用混料机混合均勻后，装入陶瓷坩埚内，在烘箱中150°C干燥池，放入马弗炉中，1000 1200°C熔炼lh，水淬后烘干，再用行星球磨机池，烘干得到IOMffl以下的无铅金属玻璃粉。4、铝背场浆料的制备
按质量百分比67%的铝粉，28%的改性有机粘合剂，5%的无机粘合剂金属玻璃粉，混合均勻后用三辊研磨机轧浆3次后，得到细度< 12Mm，粘度^kcps的铝背场浆料。将上述浆料用观0目丝网印刷于氧化铝基片上，在峰值温度为750°C的条件下烧结30 60s，冷却至室温，测量方阻为12. 3 πιΩ/口。将上述浆料用沘0目丝网印刷于125mmX125mm单晶硅片上(厚度180士5Mm)，经烘干、烧结后测试其电性能，得到数据如下表1
表1实施例1制备样品经烘干、烧结后测试的电性能
权利要求
1.一种强附着力太阳能电池铝浆，其特征在于该浆料由以下质量百分比的各组分制备铝粉60% 84%，改性有机粘合剂15% 35%，无机粘合剂1% 10%。
2.根据权利要求1所述的强附着力太阳能电池铝浆，其特征在于所述的铝粉为纯度 99. 9 99. 99%、平均粒径为2. 0 8. OMm的铝粉。
3.根据权利要求1所述的强附着力太阳能电池铝浆，其特征在于所述的改性有机粘合剂由质量百分比为10% 50%的松油醇，10% 30%的松节油，5% 20%的苯甲醇，5% 20%的丁基卡必醇醋酸酯，1% 15%的乙基纤维素，1% 10%的有机硅化合物，1% 5%的山梨醇酐硬脂酸酯制备而成。
4.根据权利要求1所述的强附着力太阳能电池铝浆，其特征在于所述的无机粘合剂为由质量百分比20% 50%的B2O3，20% 40%的SiO2,10% 20%的Al2O3，5% 10%的SiO， 5% 10%的V2O5制备而成。
5.一种权利要求1所述的强附着力太阳能电池铝浆的制备方法，其特征在于制备步骤为(1)改性有机粘合剂的制备按配方比例称取配置改性有机粘合剂的原料，混合均勻， 在80 150°C温度下边加热边搅拌的溶解方式，时间约为60 120min，得到透明的改性有机粘合剂；(2)无机粘合剂的制备按配方比例称取配置无机粘合剂的原料混合均勻后，在烘箱中 145 155°C干燥1. 5 2. 5h ；然后在1000 1200°C温度下熔炼0. 8 1. 2h，水淬后烘干，再球磨3 他，烘干得到平均粒径为IOMffl以下的无铅金属玻璃粉；(3)电池铝浆的制备按配方，将铝粉、步骤(1)制备的改性无机粘合剂、步骤(2)制备的无机粘合剂-金属玻璃粉，混合均勻后研磨轧浆2 5次后得到细度为15ΜΠ1以下的背场招楽。
6.根据权利要求5所述的强附着力太阳能电池铝浆的制备方法，其特征在于所述的研磨轧浆采用三辊研磨机进行。
全文摘要
本发明公开一种强附着力太阳能电池铝浆，该浆料由以下质量百分比的各组分制备铝粉60%～84%，改性有机粘合剂15%～35%，无机粘合剂1%～10%。本发明还公开一种上述铝浆的制备方法，本发明具有不含有铅等有毒物质，对人体危害性小，铝膜与硅基片之间能形成良好的欧姆接触，翘曲度低，光电转换效率高，不易脱落的优点。
文档编号H01L31/0224GK102332322SQ20111016598
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者宋财根, 汪涛, 王利平, 程遵义, 董政, 邵晓东 申请人:宁波广博纳米新材料股份有限公司