本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种合金银粉的制备方法，用于PERC太阳能电池导电浆料。
背景技术：
目前，PERC太阳能电池银浆料多用纯银粉制备，用纯银粉制备的太阳能电池银浆料，烧结温度高(900～930℃)，易对太阳能电池造成高温损伤，影响电池转换效率。再者，太阳能电池焊接电极在大电流通路下，银电极中会产生银离子迁移的现象，太阳能电池电极附着力随着时间的延长而逐渐下降，最后形成断路。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种合金银粉及其制备方法及由其制备的太阳能导电浆料，以降低太阳能导电浆料的高温烧结温度，减少高温对太阳能电池的不良影响，提高电池的转换效率，并提高太阳能电池电极的焊接附着力。
本发明的技术方案如下：
一种合金银粉，所述合金银粉由Ag与Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg和Bi中的一种或多种金属组成，基于所述合金银粉的总重量计，所述Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg和Bi中的一种或多种的含量为0.1-10wt％，其余为银。优选地，所述Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg和Bi中的一种或多种的含量为0.5-5％。进一步优选地，所述Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg和Bi中的一种或多种的含量为0.8-1.7％。
优选地，所述合金银粉颗粒的激光粒度的D50为1.0μm至5.0μm，振实密度为3.5～6.5g/cm3，比表面积为0.2～0.5m2/g。具有上述参数的合金银粉颗粒能够很好的满足制备太阳能导电浆料的要求。
一种上述的合金银粉的制备方法，包括如下步骤：
a、制备酸性的银盐水溶液，所述的银盐选自硝酸银、氟化银、醋酸银的一种或几种，其中银盐浓度控制在0.5～2mol/L；
b、制备酸性的至少包含Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg、Bi元素的一种的金属盐的水溶液，所述金属盐选自含有结晶水或无结晶水的水溶性金属化合物，其中金属盐浓度控制在0.1～1.0mol/L；
c、制备混合溶液，所述的混合溶液是将还原剂和表面分散剂分别溶于去离子水中，搅拌混合均匀；
d、将所述酸性的银盐水溶液与所述含Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg、Bi盐的至少一种的水溶液和所述混合溶液在不超过20秒的时间内混合均匀，并调节反应溶液的pH在3～6，持续搅拌并超声5-10min，对最终混合溶液中所制得的合金银粉粒子进行分离如通过减压抽滤法、清洗和干燥，得到所述合金银粉的粒子。其中清洗可以为去离子水清洗，干燥可以为真空干燥，但清洗和干燥的上述例举并不作为限定。
优选地，所述还原剂选自溶解于去离子水中的葡萄糖、抗坏血酸以及它们的混合物，所述表面分散剂选自聚乙二醇、阿拉伯树胶、油酸以及它们的任意混合物。
所述合金银粉采用液相化学还原合金法制备，液相化学还原制备合金的方法具有工艺条件易于控制，还原的合金粉粒度分布窄，分散性好等特点。
一种太阳能导电浆料，包括纯银粉、上述的合金银粉、无机玻璃和有机载体，所述纯银粉的重量份数为50-85％，所述合金银粉的重量份数为5-40％，所述无机玻璃粉的重量份数为1-10％，所述有机载体的重量份数为5-10％。本发明用合金银粉与纯银粉复配制备太阳能导电浆料，利用合金银粉的特性，降低太阳能导电浆料的烧结温度，达到提高电池转换效率和提高电极的焊接附着力的目的。
优选地，所述合金银粉粒子外形为球形或类球形，其颗粒激光粒度的D50为1.0μm至5.0μm，振实密度为3.5～6.5g/cm3，比表面积为0.2～0.5m2/g。具有上述参数的合金银粉颗粒能够很好的满足制备太阳能导电浆料的要求。
在本发明的具体实施例中，所述无机玻璃为Bi-B-Si、Te-Bi-B系统玻璃的一种或多种组合，所述无机玻璃的玻璃化温度在200-500℃之间，其颗粒激光粒度的D50为1.0μm至2.0μm之间。
在本发明的具体实施例中，所述有机载体由溶剂、树脂及分散剂组成，其中，所述溶剂为丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、十二醇酯中的一种及它们的任意混合物，所述树脂为乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种及它们的混合物，所述分散剂为司班85、油酸、硬脂酸的一种及它们的任意混合物。
一种上述的太阳能导电浆料的制备方法，将合金银粉、纯银粉、玻璃粉、有机载体搅拌均匀后置于三辊机上碾压，当其细度如用刮板细度计测得的细度为10-14μm时，即得到所述太阳能导电浆料。所述太阳能导电浆料为太阳能电池正面电极用导电浆料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明提供了一种合金银粉及其制备方法，使用液相化学还原合金法制备的合金银粉通过银合金的方式提高了金属银活性，并通过将所述合金银粉加入太阳能导电浆料中，降低了导电浆料在PERC太阳能电池烧结过程中的自烧结温度，采用本发明的合金银粉制备的浆料，可以使PERC太阳能电池烧结温度降低20～50℃，因而减少了高温对PERC太阳能电池的影响，并提高了电池的转化效率；
第二，本发明的合金银粉还提高了由此制备的太阳能电池电极的焊接附着力，合金银粉能有效的降低银离子在大电流下的迁移，从而延长太阳能电池的寿命。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明提供了一种合金银粉。由于纯银粉的烧结活性低，并且银的熔点高，银的熔点温度为960.8℃，易对PERC太阳能电池造成高温损伤，影响电池转换效率。本发明的合金银粉通过银合金的方式提高金属银活性，并降低导电浆料在PERC太阳能电池烧结过程中的自烧结温度，避免对PERC太阳能电池造成高温损伤。所述合金银粉的合金方法采用液相化学还原合金法，在银粉还原过程中加入不同的金属盐离子一起还原成合金银粉。
本发明还提供一种含上述合金银粉的太阳能导电浆料，所述PERC太阳能电池导电浆料各原料及该导电浆料的制备方法如下：
1.玻璃粉制备方法：将玻璃粉原料置于800-1300℃的马弗炉至完全融化后，保温0.5-2h，倒在不锈钢辊筒上水淬碾压成薄片，再球磨至粒度D50为0.1-2μm。
2.有机载体制备方法：将有机载体各组分在容器中预混合，然后在70-95℃的水浴中直至完全溶合后保温2-4h，过滤200目筛网后冷却备用。
3.银浆制备方法：将合金银粉、纯银粉、玻璃粉、有机载体搅拌均匀后置于三辊机上碾压，用刮板细度计测得细度为10-14μm时，即得到太阳能电池正面电极用导电浆料。
电池制备方法为：上述制得的浆料使用Bacinni丝网印刷机分别印刷到已镀膜制绒多晶硅片正面上，经红外快速烧结炉烧结后，制成太阳能电池片。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例的合金银粉的制备方法如下：
a、制备酸性的银盐水溶液，所述的银盐选自硝酸银、氟化银、醋酸银的一种或几种，其中银盐浓度控制在0.5～2mol/L；
b、制备酸性的至少包含Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg、Bi中的一种元素的金属盐的水溶液，所述金属盐选自含有结晶水或无结晶水的水溶性金属化合物，其中金属盐水溶液浓度控制在0.1～1.0mol/L；
c、制备混合溶液，所述的混合溶液是将还原剂和表面分散剂分别溶于去离子水中，搅拌混合均匀；
d、将所述酸性的银盐水溶液与所述含Au、Pd、Cu、Ni、Al、Mn、Mg、Bi中至少一种金属盐的水溶液和所述混合溶液在不超过20秒的时间内混合均匀，并调节反应溶液的pH在3～6，持续搅拌并超声5-10min，对最终混合溶液中所制得的合金银粉粒子进行减压抽滤、清洗和干燥，得到所述合金银粉的粒子。
本实施例中导电浆料的制备实施例如下：
实施例1
称取所制备的Ag/Bi合金粉10g(其中Bi含量按质量百分比为1.0％-1.3％)，纯银粉80g，无机玻璃粉Bi-B-Si系列2.0g，有机载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
实施例2
称取所制备的Ag/Ni合金粉20g(其中Ni含量按质量百分比为1.5％-1.7％)，纯银粉70g，无机玻璃粉Te-Bi-B系列2.0g，有机载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
实施例3
称取所制备的Ag/Al合金粉5g(其中Al含量按质量百分比为1.2％-1.4％)，纯银粉85g，无机玻璃粉Te-Bi-B系列2.0g，有机载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
实施例4
称取所制备的Ag/Cu/Ni合金粉10g(其中Cu/Ni含量按质量百分比分别为0.8％-1.0％)，纯银粉80g，无机玻璃粉Te-Bi-B系列2.0g，有机载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
实施例5
称取所制备的Ag/Pd/Ni合金粉15g，(其中Pd含量按质量百分比为0.3％-0.5％，Ni含量为0.8％-1.0％)。纯银粉80g，无机玻璃粉Te-Bi-B系列2.0g，有机载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
比较例1
称取纯银粉90g，无机玻璃粉Te-Bi-B系列2.0g，有机相载体8g，在混合器中预混合，然后在三辊机上混合碾压，得到正银导电浆料。
烧结工艺1#电池性能测试方法如下：取已经制绒、扩散、PECVD后的硅片，使用Bacinni丝网印刷机把浆料分别印刷到已镀膜制绒多晶硅片正面上，使用Despatch红外烧结炉，按照下表1所示烧结工艺1#的参数设定烧结温度，烧结制成太阳能电池。
表1(烧结温度)
烧结后测定其串联电阻Rs、漏电流Irev1、填充因子FF、转化效率Eff以及焊接拉力，其结果如下表2所示。
其中，串联电阻Rs、填充因子FF、漏电流Irev1、转化效率Eff以及电极剥离强度的定义和检测方法，在有关太阳能电池公开的文献中有详细的描述和报道。
表2(采用烧结工艺1#)
烧结工艺2#电池性能测试方法如下：取已经制绒、扩散、PECVD、制好背钝化的PERC太阳能硅片，使用Bacinni丝网印刷机把浆料分别印刷到已镀膜制绒多晶硅片正面上，使用Despatch红外烧结炉，按照表1所示烧结工艺2#的参数设定烧结温度，烧结制成PERC太阳能电池。
烧结后测定其串联电阻Rs、漏电流Irev1、填充因子FF、转化效率Eff以及焊接拉力，其结果如下表3所示。
其中，串联电阻Rs、填充因子FF、漏电流Irev1、转化效率Eff以及电极剥离强度的定义和检测方法，在有关太阳能电池公开的文献中有详细的描述和报道。
表3(采用烧结工艺2#)
从表3中可见，Ag/Bi，Ag/Ni，Ag/Al，Ag/Cu/Ni，Ag/Pd/Ni的实施例在PERC电池降低烧结温度后，各项性能Rs、Irev1、FF、Eff和拉力与比较例1相比基于表2中实施例相比均有一定的提高，说明本发明的合金银粉体系更适合应用于PERC电池，适合较低的烧结温度，在较低的烧结温度下也能得到较好的Rs、Irev1、FF、Eff和拉力性能。采用液相化学还原法制备的合金银粉，并由此制备的导电浆料，降低了太阳能电池烧结温度，在PERC电池中在较低的烧结温度下得到的电池的接触电阻Rs降低，从而提高了FF，进而提高电池的转换效率Eff；并提高电极的焊接附着力。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。