太阳能电池细线丝网印刷用无铅导电浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属太阳能电池浆料领域，具体涉及一种在太阳能电池制造中用于细线丝网 印刷的无铅导电浆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置。在半导体的P-N结上入射 的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于P-N结处存在 电势差，空穴和电子以相反的方向跨过该结移动。电子移动到负极触点，空穴移动到正极触 点，从而产生能向外部电路输送电力的电流。太阳能电池的电极触点对于电池的性能很重 要。
[0003] 太阳能电池正面电极浆料是制作光电太阳能电池重要的基础材料，用于制作晶体 硅太阳能电池的正面电极。太阳能电池正面电极由玻璃粉、银粉、有机载体、无机添加剂、有 机添加剂组成；其中玻璃粉主要作用是烧穿绝缘的氮化硅减反膜、帮助形成Ag/Si欧姆接 触、提供附着力；银粉主要作用是使银粉烧结致密化，形成低的栅线电阻，提供好的导电电 极；有机载体主要作用是粉体间的润湿、印刷性、外观、高宽比；无机添加剂与有机添加剂 主要用于改性与浆料性能的改善。
[0004] 随着技术的发展，为了提高转换效率与降低表面复合，各电池厂商纷纷采用电池 片的浅结及细栅密栅技术。浅结是指太阳能电池 P-N结结深小于0. 3 μπι，利用浅结可以显 著降低太阳能电池片表面的少数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应。细栅密栅是指 太阳能电池通过采用细栅密栅技术以降低栅线宽度，达到高宽比最大化，以最大程度降低 电池的遮光面积，以提高电池的整体效率。由于采用浅结（高方阻）技术，导致烧结时由于 P-N结很浅，很容易烧穿，这就要求浆料有较宽的烧结窗口与合适的腐蚀速率，而影响烧结 窗口与腐蚀速率主要取决于正银浆料中玻璃粉的特性：玻璃粉要在不同温度区间有不同的 腐蚀速率、耐腐蚀能力、流动性、润湿性、热稳定性。由于采用细栅密栅技术，导致浆料的流 平、流挂、栅线宽度、栅线高度之间难以达到理想的平衡，进而导致电池栅线断栅、栅线宽度 过宽、栅线高度过低等印刷性问题出现，而影响浆料的可印刷性、高宽比主要取决于正银浆 料中有机体系的特性：有机要具有较好的流动性与触变性，浆料需要在静止时高粘度，受剪 切后低粘度。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池细线丝网印刷用无铅导电 浆料及其制备方法，使用本发明浆料制备的电池片经烧结测试后具有更低的接触电阻、高 的拉力、高的填充、宽的烧结窗口以及与国外浆料持平的电性能特性。
[0006] 本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种太阳能电池细线丝网印刷用无铅导电浆料，由下述四种成分构成：
[0008] Α、导电粉末：由1-2种不同形貌、不同粒径、不同比表面和不同分散体系的导电粉 末构成，所述导电粉末在整个浆料体系中的质量百分比为85% -95% ;
[0009] B、玻璃料：采用Te-Bi-O体系玻璃粉，所述玻璃料在整个浆料体系中的质量百分 比为1% -5% ;
[0010] C、有机载体：由有机溶剂、增稠剂、有机触变剂和润湿分散剂构成并且这四种成分 的质量比例为（70-90) :(5-15) :(5-15) :(1-5)，所述有机载体在整个浆料体系中的质量百 分比为5% -10% ;
[0011] D、无机添加剂：含有 U、Th、Ru、Pt、Rh、Cr、Ca、Zn、W、Co、Ni、Te 或 Mo 的氧化物、氟 化物、碳酸物、单质和合金中的至少一种，所述无机添加剂在整个浆料体系中的质量百分比 为 0· 02% -0· 5%。
[0012] 进一步地说，所述导电粉末包含银粉，并且所述银粉是由第一银粉和第二银粉两 种银粉构成，所述第一银粉和第二银粉均具有球状颗粒，第一银粉和第二银粉的混合比率 为1-6 ;第一银粉的振实密度为4 5-5. 5、比表面为(λ 6-0. 8m2/gm、dl0为L O-L 5um、D50为 2. 0-2. 5um以及D90为4. 0-8. Oum，所述第一银粉表面的分散体系选自油酸、亚油酸、亚油酸 钠、硬脂酸和含磷的表面活性剂中的至少一种；第二银粉的振实密度为5. 5-6. 5、比表面为 0· 5-0. 8m2/gm、dl0 为 1.0 -L 5um、D50 为 2. 0-3. Oum 和 D903. 0-5. Oum，所述第二银粉表面的 分散体系选自油酸、亚油酸、亚油酸钠、硬脂酸、月桂酸、卵磷脂和含磷的表面活性剂中的至 少一种。
[0013] 进一步地说，所述Te-Bi-O体系玻璃粉由以下组分及其重量百分比构 成：Te02:30-80 %、Bi203:l-15 %、Si02:0.5-6 %、表面活性金属的化合物：1-10 %、 ZnO: 0· 5-12 %、Al2O3:0-3 %、BiF3:0-5 %、Er2O3:0-3 %、La2030-3 %、ZrO2:0-2 %、R20:0-4 %、 Mg0:0-2%、Ba0:0-4%、P205:0-3%和B20 3:0-25% ;其中表面活性金属的化合物是指含V、 Mo、W、Ta、Hf、Cr或Nb的氧化物或氟化物中的至少一种，R2O为含有Li、Na或K的氧化物中 的至少一种。
[0014] 更进一步的说，所述玻璃粉的dlO为0· 1-0. 5um，D50为0· 5-2. 5um及D90为4-8um。
[0015] 更进一步的说，所述玻璃粉的Tg温度为250°C _450°C。
[0016] 进一步的说，所述有机载体的选材如下：所述有机溶剂选自二丙二醇二苯甲酸酯、 十二醇酯、丁基卡必醇、松油醇、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二甲酯中的至少一种；所 述增稠剂选自松香甘油酯、马来酸松香酯、蜡酸丁酸纤维素酯、聚甲基丙稀酸酯和醇酸树脂 中的至少一种；所述有机触变剂选自氢化蓖麻油和聚烯烃蜡中的至少一种；所述润湿分散 剂选自卵磷脂和柠檬三丁酯中的至少一种；整个有机载体中的酰胺化合物的总量占浆料总 重量百分比的〇. 1% -〇. 38%。
[0017] 上述的太阳能电池细线丝网印刷用无铅导电浆料的制备方法，包括下述步骤：
[0018] 一、银粉制备：银粉由第一银粉与第二银粉构成，第一银粉与第二银粉均具有球状 颗粒，第一银粉与第二银粉的混合比率为1-6 ;第一银粉的振实密度为4. 5-5. 5、比表面为 0· 6-0. 8m2/gm、dlO 为 L O-L 5um、D50 为 2. 0-2. 5um 以及 D90 为 4. 0-8. Oum，第一银粉表面 的分散体系选自油酸、亚油酸、亚油酸钠、硬脂酸和含磷的表面活性剂中的至少一种；第二 银粉的振实密度为 5. 5-6. 5、比表面为 0· 5-0. 8m2/gm、dlO 为 1.0 -L 5um、D50 为 2. 0-3. Oum 和D903. 0-5. Oum，第二银粉表面的分散体系选自油酸、亚油酸、亚油酸钠、硬脂酸、月桂酸、 卵磷脂和含磷的表面活性剂中的至少一种；
[0019] 第一银粉与第二银粉按照以上的混合比率范围与控制要求进行配料，并按照以下 流程制备：配料一加入表面活性剂一第一银粉与第二银粉混合均匀一球磨一烘干一筛分；
[0020] 二、玻璃料制备：采用Te-Bi-O体系玻璃粉并且由以下组分及其重量百分比 构成：Te02:30-80 %、Bi2O3:1-15 %、SiO2:0· 5-6 %、表面活性金属的化合物：1-10 %、 ZnO: 0· 5-12 %、Al2O3:0-3 %、BiF3:0-5 %、Er2O3:0-3 %、La2030-3 %、ZrO2:0-2 %、R20:0-4 %、 Mg0:0-2%、Ba0:0-4%、P205:0-3%和B20 3:0-25% ;其中表面活性金属的化合物是指含V、 Mo、W、Ta、Hf、Cr或Nb的氧化物或氟化物中的至少一种，R2O为含有Li、Na或K的氧化物中 的至少一种；
[0021] 玻璃料按照以上的质量百分比范围进行配料，并经过溶制一水冷一球磨一烘干制 备；
[0022] 经以上方法制备的玻璃粉的dlO为0. 1-0. 5um，D50为0. 5-2. 5um和D90为4-8um， 玻璃粉的Tg温度为250 °C -450 °C ;
[0023] 三、有机载体制备：有机载体由有机溶剂、增稠剂、有机触变剂和润湿分散剂构成 并且这四种成分的质量比例为（70-90) :(5-15) :(5-15) :(1-5);
[0024] 所述有机溶剂选自二丙二醇二苯甲酸酯、十二醇酯、丁基卡必醇、松油醇、邻苯二 甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二甲酯中的至少一种；
[0025] 所述增稠剂选自松香甘油酯、马来酸松香酯、蜡酸丁酸纤维素酯、聚甲基丙稀酸酯 和醇酸树脂中的至少一种；
[0026] 所述有机触变剂选自氢化蓖麻油和聚烯烃蜡中的至少一种；
[0027] 所述润湿分散剂选自卵磷脂和柠檬三丁酯中的至少一种；
[0028] 有机载体按照以上质量比例与材料进行配料，并按照以下流程制备：配料一溶解 -分散制备；
[0029] 经以上方法制备有机载体表现出良好的触变性、印刷性；
[0030] 四、浆料制备：浆料由以下各材料的质量百分比范围构成：银粉质量百比为 85% -95%，玻璃料质量百比为1% -5%，有机载体质量百比为5% -10%，无机添加剂质量 百比为 0· 02-0. 5%，其中无机添加剂选自 U、Th、Ru、Pt、Rh、Cr、Ca、Zn、W、Co、Ni、Te 或 Mo 的氧化物、氟化物、碳酸物、单质和合金中的至少一种；
[0031] 浆料制备按照以上各材料的质量百分比范围与材料进行配料，并结合以下制备流 程进行制作：配料一混合分散一三辊机轧制一过滤一测试。
[0032] 通过上述工艺制备的浆料的粒度小于10um，在剪切率为20的条件下