一种光伏电池银栅线的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种光伏电池银栅线的制备方法，该方法包括：步骤1，将一银浆印刷于一晶硅光伏电池片表面，且该银浆包括：质量百分比为40%~80%的含银粉末，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合物，所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于等于1:6且小于等于6:1，而且所述氧化银粉的分解温度大于等于249℃且小于等于353℃；步骤2，在150℃~200℃将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟；步骤3，在249℃~360℃将该光伏电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于该氧化银粉的分解温度；步骤4，在750℃~850℃将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。经过本发明的烧结方法烧结后可以得到致密的电极银栅线，且得到的电极银栅线与电池片的接触电阻率低于0.21 Ω·cm2。
【专利说明】-种光伏电池银栅线的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光伏电池银浆，其烧结方法W及光伏电池电极银栅线的方法，尤其设 及一种含氧化银的光伏电池银浆，其烧结方法W及采用该光伏电池银浆和烧结方法制备光 伏电池电极银栅线的方法。
【背景技术】
[0002] 光伏发电由于具有资源无限、无污染、能把太阳光直接转变为电能、系统无运动部 件、寿命长等优点，从而成为太阳能应用工业中最有前途的领域。W单晶娃和多晶娃为代表 的晶娃光伏电池由于其光电转换效率高、成本低、稳定性好等优点成为工业界广泛使用的 光伏电池。
[0003] 银浆作为光伏电池中主要的电荷收集和传输通道，对光伏电池的效率和成本至关 重要。随着近年来娃片成本急剧下降，光伏电池电极银浆成为制约电池效率和成本的重要 因素。银浆作为光伏电池制造的主要原材料之一，占据了电池加工总成本的20?30%。现有 的光伏电池电极银浆主要W昂贵的银粉作为主体，银粉含量一般为809(^95%，成本较高。而 且，采用银粉的光伏电池电极银浆的烧结温度通常在900°C ~1000°C，能耗较大。因此，如何 在维持银浆性能的基础上降低浆料成本和烧结温度成为一个关键。
[0004] 现有技术，采用氧化银粉替换银粉，作为光伏电池电极银浆的主体成分。然而，氧 化银粉快速、完全分解时往往需要较高温度，约为355°c。而且，现有技术的光伏电池电极银 浆烧结工艺中，低温烘烤之后，直接在800°C左右的高温进行烧结。由于在800°C的烧结温 度下，氧化银分解出银颗粒的过程和银颗粒相互烙合烧结成电极银栅线的过程同时进行， 导致得到的电极银栅线致密性较差。因此，确有必要提供一种氧化银粉的分解温度较低的 光伏电池银浆，其烧结方法W及采用该光伏电池银浆和烧结方法制备光伏电池电极银栅线 的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了 一种光伏电池银栅线的制备方法。
[0006] 一种光伏电池银栅线的制备方法，该方法包括： 步骤1，将一银浆印刷于一晶娃光伏电池片表面，且该银浆包括；质量百分比为 40%~80%的含银粉末、质量百分比为1%~15%的玻璃粉、质量百分比为3%~15%的有机树脂W 及质量百分比为109(^30%的有机溶剂，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合 物，所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于等于1:6且小于等于6:1，而且所述氧化银 粉的分解温度大于等于249°C且小于等于353°C ; 步骤2,在150°C?200°C将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟； 步骤3,在249°C ~360°C将该光伏电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于 该氧化银粉的分解温度； 步骤4,在750°C?850°C将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。
[0007] 一种光伏电池银栅线的制备方法，该方法包括： 步骤1，将一银浆印刷于一晶娃光伏电池片表面，且该银浆包括；质量百分比为 40%~80%的含银粉末、质量百分比为1%~15%的玻璃粉、质量百分比为3%~15%的有机树脂W 及质量百分比为109(^30%的有机溶剂，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合 物，且所述氧化银粉的分解温度小于355°C ; 步骤2,在150°C?200°C将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟； 步骤3,在249°C ~360°C将该光伏电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于 该氧化银粉的分解温度； 步骤4,在750°C?850°C将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。
[000引与现有技术相比较，本发明的光伏电池银浆的烧结方法中，由于在249°C?360°C 将该光伏电池银预烧5分钟~15分钟，使得氧化银充分受热分解产生不同粒径的纳米银颗 粒，且该纳米银颗粒填充于微米银粉之间，增加了导电通道，并且由于该银纳米颗粒的尺寸 效应，在750°C?850°C烧结温度下可W获得致密的电极银栅线。进一步，当采用金属银粉与 所述氧化银粉的质量比大于等于1:6且小于等于6:1的银浆时，获得的银栅线与电池片的 接触电阻率低于0. 21 Q ? cm2。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例1，3,5,7的银浆和某商业银浆在光伏电池片上分别采用现有 烧结工艺和本发明的烧结工艺烧结后的电极银栅线光学显微照片，标尺长度为300微米。
[0010] 图2为本发明不同实施例的银浆和某商业银浆在光伏电池片上采用同样烧结工 艺烧结后的电极银栅线与电池片的接触电阻率与银浆中氧化银粉与银粉的比例之间的关 系图。
[0011] 图3为本发明实施例1、3、5、9的银浆和某商业银浆在光伏电池片上采用同样烧结 工艺烧结后的电极银栅线横截面扫描电镜照片，标尺长度为2微米。
[0012] 主要元件符号说明 〇
[0013] 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0014] W下将结合附图详细说明本发明实施例提供的含氧化银的光伏电池银浆，其烧结 方法W及采用该光伏电池银浆和烧结方法制备光伏电池电极银栅线的方法。
[0015] 具体地，本发明首先提供一种光伏电池银浆，其包括；质量百分比为409(^80%的含 银粉末、质量百分比为P/c^l5%的玻璃粉、质量百分比为39(^15%的有机树脂化及质量百分比 为10°/cK30%的有机溶剂，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合物，所述金属银 粉与所述氧化银粉的质量比大于0:7且小于9:1，而且所述氧化银粉的分解温度大于等于 249°C且小于 355°C。
[0016] 优选地，所述含银粉末的质量百分比大于60%，所述玻璃粉的质量百分比为 P/c^6%，所述有机树脂的质量百分比为3°/c一5%。所述氧化银粉为粒径为1微米?4微米的球 形颗粒。所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于2:5且小于等于5:2。所述金属银粉 为粒径为0. 5微米?4微米的球形颗粒。所述玻璃粉为粒径为0. 5微米?3微米的无铅玻璃 粉，其成分为Bi2〇3 ? B2化，且该无铅玻璃粉的软化温度为460°C。所述有机树脂为己基纤维 素，所述有机溶剂为祗品醇。
[0017] 本发明进一步提供一种上述光伏电池银浆的烧结方法，该方法包括：首先，在 150°C?200°C将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟；其次，在249°C?360°C将该光伏 电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于该氧化银粉的分解温度；最后，在 750°C?850°C将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。
[0018] 优选地，所述预烧温度等于该氧化银粉的分解温度，该样可W减少能量的浪费。当 所述预烧温度大于该氧化银粉的分解温度时，该预烧温度与该氧化银粉的分解温度的差值 小于5°C。例如，当所述氧化银粉与所述金属银粉的质量为5:2时，所述预烧温度大于等于 34rC且小于等于346°C。当所述氧化银粉与所述金属银粉的质量比大于等于2:5且小于等 于5:2，所述预烧温度大于等于2611：且小于等于3461：。
[0019] 本发明进一步提供一种采用上述光伏电池银浆及其烧结方法制备光伏电池电极 银栅线的方法，该方法包括；将上述银浆印刷于一晶娃光伏电池片表面，然后采用上述方法 烧结。
[0020] 本发明具有W下有益效果；首先，本发明的光伏电池银浆中采用氧化银粉与金属 银粉的混合含银粉末，由于金属银粉的作用使得氧化银粉的分解温度降低。具体地，本发明 通过控制所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于0:7且小于9:1，使得氧化银粉分解 温度控制在249°C?355°C。其次，本发明的烧结方法中，在高温烧结之前，先在氧化银粉的 分解温度或略高于分解温度将该光伏电池银浆进行预烧5分钟~15分钟。通过预烧使得该 氧化银充分受热分解产生不同粒径的纳米银颗粒，该纳米银颗粒填充于微米银粉之间，增 加了导电通道，并且由于该银纳米颗粒的尺寸效应，在750°C?850°C烧结温度下可W获得 致密的电极银栅线。
[0021] 可W理解，本发明提供的烧结方法不限于烧结上述光伏电池银浆，只要光伏电池 银浆中包括氧化银粉和金属银粉的混合粉末，均可W采用该烧结方法烧结，从而达到通过 预烧使得该氧化银充分受热分解产生不同粒径的纳米银颗粒的有益效果。
[0022] W下为本发明的实施例。
[0023] 实施例1 首先，取氧化银粉7g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研磨5分钟获 得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物后，用研鉢研 磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、无铅玻璃粉、祗品醇和己 基纤维素占浆料质量百分比分别为7〇%、5%、21%和4%。该光伏电池银浆中氧化银粉与银粉 总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为7:0。
[0024] 经DSC测试氧化银分解温度为355°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 355°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0025] 实施例2 首先，取氧化银粉6g、金属银粉Ig和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、无 铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为60%、10%、5%、21%和4%。该光伏电 池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为6:1。
[0026] 经DSC测试氧化银分解温度为353°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 353°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0027] 实施例3 首先，取氧化银粉5g、金属银粉2g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、无 铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为50%、20%、5%、21%和4%。该光伏电 池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为5:2。
[002引经DSC测试氧化银分解温度为34rC。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 34rC预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0029] 实施例4 首先，取氧化银粉4g、金属银粉3g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、无 铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为40%、30%、5%、21%和4%。该光伏电 池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为4:3。
[0030] DSC测试氧化银分解温度为325°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有氮 化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 325°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0031] 实施例5 首先，取氧化银粉3g、金属银粉4g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、无 铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为30%、40%、5%、21%和4%。该光伏电 池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为3:4。
[0032] 经DSC测试氧化银分解温度为304°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 304°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0033] 实施例6 首先，取氧化银粉2g、金属银粉5g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、无 铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为20%、50%、5%、21%和4%。该光伏电 池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为2:5。
[0034] 经DSC测试氧化银分解温度为261°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 26rc预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0035] 实施例7 首先，取氧化银粉Ig、金属银粉6g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研 磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物 后，并用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银粉、 无铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占银浆质量百分比分别为10%、60%、5%、21%和4%。该光伏 电池银浆中氧化银粉与银粉总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为1:6。
[0036] 经DSC测试氧化银粉分解温度为249°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻 有氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电 池生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟， 在249°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0037] 实施例8 首先，取氧化银粉Ig、金属银粉9g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并 研磨5分钟获得固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混 合物后，用研鉢研磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，氧化银粉、金属银 粉、无铅玻璃粉、祗品醇和己基纤维素占浆料质量百分比分别为7. 692%、69. 231%、3. 846%、 16. 154%和3. 077%。该光伏电池银浆中氧化银粉与银粉总量为76. 923%，氧化银粉对银粉的 比例为1:9。
[003引经DSC测试氧化银分解温度为260°C。采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有 氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池 生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设定银栅线的烧结曲线为：在150°C烘烤10分钟，在 260°C预烧10分钟，在800°C终烧10分钟，烧结后样品自然冷却。
[0039] 实施例9 首先，取金属银粉7g和无铅玻璃粉0. 5g，将该些固体粉末均匀混合，并研磨5分钟获得 固态混合物。然后，取祗品醇2. Ig和己基纤维素0. 4g，将其加入固态混合物后，并用研鉢研 磨10分钟，最终获得组分均匀的光伏电池银浆。其中，金属银粉、无铅玻璃粉、祗品醇和己 基纤维素占银浆质量百分比分别为7〇%、5%、21%和4%。该光伏电池银浆中氧化银粉与银粉 总量为70%，氧化银粉对银粉的比例为0:7。
[0040] 采用丝网印刷机将配好的银浆印刷于锻有氮化娃减反射层的晶娃光伏电池片正 面，形成所需电极银栅线。电池片采用按照光伏电池生产厂标准工艺制作的晶娃电池片。设 定银栅线的烧结工艺为：在150°c烘烤10分钟，在340°C预烧10分钟，在800°C终烧10分 钟，烧结后样品自然冷却。
[0041] 参见如下表1，当银浆中不含金属银粉时，氧化银分解温度为355°C。当所述金属 银粉与所述氧化银粉的质量比大于0:7且小于9:1时，氧化银粉分解温度大于等于249°C且 小于355°C。
[0042] 表 1
【权利要求】
1. 一种光伏电池银栅线的制备方法，该方法包括： 步骤1，将一银浆印刷于一晶娃光伏电池片表面，且该银浆包括；质量百分比为 40%~80%的含银粉末、质量百分比为1%~15%的玻璃粉、质量百分比为3%~15%的有机树脂W 及质量百分比为109(^30%的有机溶剂，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合 物，所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于等于1:6且小于等于6:1，而且所述氧化银 粉的分解温度大于等于249°C且小于等于353°C ; 步骤2,在150°C?200°C将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟； 步骤3,在249°C ~360°C将该光伏电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于 该氧化银粉的分解温度； 步骤4,在750°C?850°C将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。
2. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述预烧温度等于 该氧化银粉的分解温度。
3. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述预烧温度与该 氧化银粉的分解温度的差值小于5°C。
4. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述氧化银粉与所 述金属银粉的质量比大于等于1:6且小于等于4:3,且所述预烧温度为大于等于249°C且小 于等于325°C。
5. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述氧化银粉与所 述金属银粉的质量比为3:4,所述步骤2为在150°C烘烤10分钟，所述步骤3为在340°C预 烧10分钟，所述步骤4为在800°C终烧10分钟。
6. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述晶娃光伏电池 片表面锻有氮化娃减反射层。
7. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述含银粉末的 质量百分比大于60%，所述玻璃粉的质量百分比为1%^6%，所述有机树脂的质量百分比为 ;且所述金属银粉与所述氧化银粉的质量比大于2:5且小于等于5:2。
8. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述氧化银粉为粒 径为1微米?4微米的球形颗粒；且所述金属银粉为粒径为0. 5微米?4微米的球形颗粒。
9. 如权利要求1所述的光伏电池银栅线的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉为粒径 为0. 5微米?3微米的无铅玻璃粉，其成分为Bi2〇3 ? B203,且该无铅玻璃粉的软化温度为 460°C ;且所述有机树脂为己基纤维素，所述有机溶剂为祗品醇。
10. -种光伏电池银栅线的制备方法，该方法包括： 步骤1，将一银浆印刷于一晶娃光伏电池片表面，且该银浆包括；质量百分比为 40%~80%的含银粉末、质量百分比为1%~15%的玻璃粉、质量百分比为3%~15%的有机树脂W 及质量百分比为109(^30%的有机溶剂，其中，所述含银粉末为氧化银粉和金属银粉的混合 物，且所述氧化银粉的分解温度小于355°C ; 步骤2,在150°C?200°C将该光伏电池银浆烘烤5分钟~15分钟； 步骤3,在249°C ~360°C将该光伏电池银浆预烧5分钟~15分钟，且预烧温度大于等于 该氧化银粉的分解温度； 步骤4,在750°C?850°C将该光伏电池银浆终烧5分钟~15分钟。
【文档编号】H01L31/0224GK104465875SQ201410741392
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】李亮亮, 焦若冰, 武涛 申请人:清华大学