专利名称：一种制备光伏电池背电极用银浆的方法
技术领域：
本发明属于光伏电池技术领域，特别是涉及一种制备光伏电池背电极用银浆的方法。
背景技术：
随着绿色能源技术的日益完善，光伏电池行业突飞猛进，迎来了前所未有的发展。 光伏电池是一种半导体器件，其在太阳光激发下产生电子，并通过栅线和电极将电子收集起来，从而实现太阳能到电能的转换。光伏电池背面银电极是由银浆通过高速高精度的丝网印刷、低温烘干及高温烧结等工艺而制成的。光伏电池背电极用银浆主要由银粉、玻璃粉和有机体系三部分组成，即将银粉和玻璃粉分散于有机体系中形成的。银粉在有机体系中的分散性直接决定着银浆的性能。这是因为，银浆中的团聚部分在丝网印刷过程中难以通过丝网，并会堵塞网眼，继而使得电极和栅线中形成断点，这样电池片产生的电流难以有效传输，使得光电转化效率降低，难以满足高效率光伏电池的要求。所以，提高银粉在有机体系中的分散性是银浆制备中的关键。一般制备银浆的工艺中，主要是通过高速分散与三辊研磨提高银粉在体系中分散性的，但是从根本上，上述措施仍然是通过机械方式，效果有限。因为由氢键、桥氧键等化学上的键合引起的团聚是在分子层面上发生的，单纯机械分散的作用很难影响分子之间的键合力，所以从分子层面进行分析，要提高银粉的分散性，就是要提高银粉表面包裹的高分子在有机体系中的相容性。
发明内容
本发明的目的是克服单纯机械分散的不足，从分子层面提供一种制备光伏电池背电极用银浆的方法。该方法可以提高银粉在浆料有机体系中的分散性，使配成的浆料在丝网印刷中不易堵塞网眼，进而使电极连续，最终使光电转化效率提高。本发明中制备光伏电池背电极用银浆的具体技术路线如下所述混合浆料溶剂、 增稠剂及稀释溶剂；再加入银粉和玻璃粉，用砂磨机进行高速分散，同时加热以将稀释溶剂蒸发；最后经三辊研磨机研磨，制成光伏电池背极银浆。本发明的制备光伏电池背电极用银浆的方法包括以下步骤(1)配制银浆的有机体系，即将增稠剂在50-70°C温度下溶解于浆料溶剂中，其中增稠剂和浆料溶剂在浆料体系中的质量比例分别为-5%和20% -40% ；(2)加入稀释溶剂，加入量为浆料有机体系(浆料溶剂和增稠剂)质量的1-10倍；(3)加入超细银粉(银粉颗粒表面自身包裹有高分子保护剂，质量百分含量为 0. 1-5. 0% )和玻璃粉，它们在浆料体系中的质量比例分别为50% -78%和-5% ；然后利用砂磨机将物料进行高速分散，同时进行加热，在35-70°C温度下将稀释溶剂蒸发；(4)将浆料体系经三辊研磨机研磨，调整细度< 8微米，制成光伏电池背极银浆。所述浆料体系由浆料溶剂、增稠剂、超细银粉和玻璃粉组成，其总量为100%。
所述的浆料溶剂选自油酸、二甲苯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、 二乙二醇丁醚、松油醇、松节油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、正丁醇、蓖麻油或它们的任意混合物。所述的增稠剂选自乙基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、氢化蓖麻油、丙烯酸树脂或它们的任意混合物。所述超细银粉的粒径为< 3微米。所述稀释溶剂与超细银粉颗粒表面自身已经包裹的高分子保护剂相溶性好且易挥发，其为甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、乙醛、甲酸、乙酸或它们的任意混合物。所述高分子保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、吐温、斯潘-80、脂肪酸或聚乙烯醇或它们的任意混合物。本发明的创新点为在浆料有机体系中加入稀释溶剂，然后进行高速分散，这样不但利于高速分散，更重要的是银粉表面的高分子保护剂能够在稀释溶剂中发生溶解，从而在分子水平更好地促进超细银粉的分散。本发明的益效果是本发明能够提高银粉在浆料体系中的分散性，提高浆料细度， 减少三辊研磨次数，降低生产损耗，适宜产业化生产。经本发明方法所制得的浆料的细度在 8微米以下，经印刷烧结能够形成平滑致密的电极线路。
具体实施例方式实施例1(1)配制银浆的有机体系，即将乙基纤维素在50°C温度下溶解于油酸中，其中增稠剂乙基纤维素和浆料溶剂油酸在浆料体系中的质量比为2%和20%。(2)加入稀释溶剂甲醇，其质量为浆料有机体系的5倍；(3)加入超细银粉(粒径为1微米，表面包裹的聚乙烯吡咯烷酮)和玻璃粉， 它们在浆料体系中的质量比为75%和3% ；利用砂磨机(转速为1000-2000rmp)将整个体系进行高速分散，同时进行加热，在60°C温度下将稀释溶剂蒸发；(4)将浆料体系经三辊研磨机研磨，调整细度8微米，制成光伏电池背极银浆。实施例2(1)配制银浆的有机体系，即将增稠剂聚乙二醇在70°C温度下溶解于浆料溶剂二甲苯中，其中增稠剂聚乙二醇和浆料溶剂二甲苯在浆料体系中的质量比为3%和25%。(2)加入稀释溶剂丙酮，其与银粉表面包裹的高分子保护剂相溶性好且易挥发，其质量为浆料有机体系的3倍；(3)加入超细银粉(粒径为1. 5微米，表面包裹0. 9%的斯潘-80)和玻璃粉，它们在浆料体系中的质量比为70%和2% ；利用砂磨机(转速为1000-2000rmp)将整个体系进行高速分散，同时进行加热，在50°C温度下将稀释溶剂蒸发；(4)将浆料体系经三辊研磨机研磨，调整细度6微米，制成光伏电池背极银浆。实施例3(1)配制银浆的有机体系，即将增稠剂氢化蓖麻油在60°C温度下溶解于浆料溶剂松油醇中，其中增稠剂氢化蓖麻油和浆料溶剂松油醇在浆料体系中的质量比为2%和 30%。(2)加入稀释溶剂乙醇，其与银粉表面包裹的高分子保护剂相溶性好且易挥发，其质量为浆料有机体系的8倍；(3)加入超细银粉(粒径为0.8微米，表面包裹1.2%的脂肪酸)和玻璃粉，它们在浆料体系中的质量比为65%和3% ；利用砂磨机(转速为1000-2000rmp)将整个体系进行高速分散，同时进行加热，在70°C温度下将稀释溶剂蒸发；(4)将浆料体系经三辊研磨机研磨，调整细度7微米，制成光伏电池背极银浆。实施例1-3制备的银浆的烧结性能如表1所示。表1实施例1-3制备的银浆烧结后性能测试结果
方阻(ιηΩ / □)可傳性附着力(N)光电转换效率实施例13好416. 5%实施例24好3. 516. 3%实施例34. 6好4. 116%
权利要求
1.一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，包括以下步骤(1)将增稠剂在50-70°C温度下溶解于浆料溶剂中，其中增稠剂和浆料溶剂在浆料体系中的质量比例分别为-5%和20% -40% ；(2)加入稀释溶剂，加入量为浆料溶剂和增稠剂总质量的1-10倍；(3)加入粒径<3微米的超细银粉和玻璃粉，超细银粉和玻璃粉在浆料体系中的质量比例分别为50% -78%和-5% ；然后利用砂磨机将物料进行高速分散，同时进行加热， 在35-70°C温度下将稀释溶剂蒸发；所述超细银粉颗粒表面自身包裹有高分子保护剂，所述高分子保护剂在超细银粉中的质量百分含量为0. 1-5. 0% ；(4)将浆料体系经三辊研磨机研磨，调整细度<8微米，制成光伏电池背极银浆；所述浆料体系由浆料溶剂、增稠剂、超细银粉和玻璃粉组成，其总量为100%。
2.如权利要求1所述的一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，其特征是，所述的浆料溶剂选自油酸、二甲苯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、松油醇、松节油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、正丁醇、蓖麻油或它们的任意混合物。
3.如权利要求1或2所述的一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，其特征是，所述的增稠剂选自乙基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、氢化蓖麻油、丙烯酸树脂或它们的任意混合物。
4.如权利要求1所述的一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，其特征是，所述高分子保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、吐温、斯潘-80、脂肪酸或聚乙烯醇或它们的任意混合物。
5.如权利要求1或4所述的一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，其特征是，所述稀释溶剂为与超细银粉颗粒表面自身已经包裹的高分子保护剂相溶性好且易挥发的有机溶剂。
6.如权利要求5所述的一种制备光伏电池背电极用银浆的方法，其特征是，所述稀释溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、乙醛、甲酸、乙酸或它们的任意混合物。
全文摘要
本发明公开了一种制备光伏电池背电极用银浆的方法。它是在混合浆料溶剂、增稠剂及稀释溶剂后，再加入超细银粉和玻璃粉，利用砂磨机进行高速分散，同时加热将稀释溶剂蒸发，在分子水平更好地促进了超细银粉的分散，最后经三辊研磨机研磨，制成光伏电池背极银浆。本发明方法所制得的光伏电池背极银浆具有良好的分散性，所制得的浆料的细度在8微米以下，适宜于在光伏电池制备中大规模应用。
文档编号H01B13/00GK102360628SQ20111028319
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者琚伟 申请人:山东省科学院新材料研究所