太阳能电池电极浆料、制备方法、电池电极及太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池领域，特别是涉及一种太阳能电池电极浆料、制备方法、电池电极 及太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池导电银浆主要由银粉（导电相或导电填料）、玻璃粉（粘结相）、有机 载体以及其他添加剂（辅料）按照一定比例组成的机械混合物浆料。银粉在银浆中作为导 电相，其平均粒径、含量、分散性等都对银浆的性能有着很大的影响。首先，银粉的平均粒 径会影响银浆的印刷及烧结性能，从而对太阳能电池的电性能产生影响。研究表明，如果 银粉平均粒径较大，则会在丝网印刷时堵住网版，使浆料不能漏过网版得到电极图案；但如 果银粉平均粒径较小，则具有较高的比表面能，在烧结过程中极易团聚而结成银块，冷却后 重结晶得到的银颗粒减少，增大电极的比接触电阻。其次，银粉在银浆中的分散性对太阳 能电池性能也有很大影响。研究表明，用分散性好（或通过对银粉表面的有机改性）的银 粉制备的银浆烧结后，不发生结块而是形成致密结构，因而在很大程度上提高了太阳能电 池的性能。第三，银粉平均粒径的选择范围一般为〇. 1~20. 0微米，目前也有专利报道称 (US20070187652A、US20070138659A)使用两种或两种以上不同平均粒径的银粉来制备太 阳能电池导电银浆，可以抑制在烧结之后接触电阻的增大以及在形成电极时产生的微小裂 纹，提高电池的导电性。
[0003] 采用纳米尺度（或纳/微米混合）银粉作为导电填料具有可得到更为致密的电极 涂层、可降低烧结温度等技术优势已成为当前太阳能电池导电浆料的必然趋势。然而，目前 纳米尺度银粉材料大多使用化学法生产，存在工艺参数复杂、产量小、成分单一、质量稳定 性难控制及生产过程中需进行污水处理等环保问题，而且，采用纳米尺度（或纳/微米混 合）银粉为导电填料成本高。
[0004] 为了解决导电填料成本高的问题，许多研究者采用包覆技术制备核壳型银包覆铜 粉（即在超细铜粉表面包覆一层银原子），从而提高了超细铜粉的抗氧化性和导电性能，同 时降低了导电填料的成产成本。然而，采用液相化学还原法制备核壳结构银包覆铜粉的过 程中，原料铜粉、硝酸银浓度、络合剂、还原剂、反应温度、搅拌速度、pH值以及添加剂（如分 散剂、保护剂）等因素都会影响其包覆过程中的溶液性质、芯核的表面活性和银粒子的沉 积速率，从而影响银包覆层的质量以及银包覆铜粉的性能特征。因此，目前核壳结构银包覆 铜粉制备工艺复杂，并且存在包覆起始时易出现水解现象、包覆效果不够稳定可靠以及银 盐利用率低等问题。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术现状，本发明提供一种太阳能电池电极浆料、制备方法、电池电 极及太阳能电池，降低电极浆料成本，同时降低体积电阻率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种太阳能电池电极浆料，包 括有机载体、以及分散在所述有机载体中的银粉、玻璃粉和消泡剂，所述银粉包括有微米银 颗粒和纳米银颗粒，所述银粉还包括有长度为2~8μπκ直径为100~200nm的银纳米线， 所述银纳米线占银粉总质量的百分比为50~80%。
[0007] 在其中一个实施例中，所述微米银颗粒的平均粒径为50~100nm，所述微米银颗 粒占银粉总质量的百分比为15~24%。
[0008] 在其中一个实施例中，所述纳米银颗粒的平均粒径为0. 1~2μπι，所述纳米银颗 粒占银粉总质量的百分比为3~7%。
[0009] 在其中一个实施例中，所述银粉通过以下方法制备而成：
[0010] 先将所述银纳米线、所述纳米银颗粒和所述微米银颗粒分别溶解于乙醇制得银纳 米线分散液、纳米银颗粒分散液和微米银颗粒分散液；
[0011] 再将所述银纳米线分散液、所述纳米银颗粒分散液和所述微米银颗粒分散液分批 次加入到恒温水浴槽中，并逐批进行超声搅拌分散达到均匀混合；
[0012] 然后恒温烘干得到所述银粉。
[0013] 在其中一个实施例中，所述银粉的质量百分比为73~86%。
[0014] 在其中一个实施例中，所述玻璃粉的质量百分比为5~10%。
[0015] 在其中一个实施例中，所述玻璃粉包括按质量百分比计的以下各组分：
[0016] 平均粒径为1~4μπι的Si02:10~20%
[0017] 平均粒径为1~4μπι的Bi203:15~30%
[0018] 平均粒径为1~4μπι的B203:15~30%
[0019] 平均粒径为 1 ~4μπι的Ba0/Ba2C03:10 ~20%
[0020] 平均粒径为 0· 05 ~0· 1μπι的γ-Al203:20 ~30%
[0021] 平均粒径为1~4μπι的ZnO:5~10%。
[0022] 在其中一个实施例中，所述有机载体的质量百分比为9~14%。
[0023] 在其中一个实施例中，所述有机载体包括按质量百分比计的以下各组分：
[0024] 有机溶剂：76~90 %
[0025] 增稠剂：3~9%
[0026] 表面活性剂：3~7%
[0027] 流延控制剂：3~5%
[0028] 触变剂：1~3%;
[0029] 其中，所述有机溶剂为松油醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙基卡必醇或 丁基卡必醇中的一种或几种；所述增稠剂为甲基纤维素和聚乙烯醇水溶液的混合溶液，所 述甲基纤维素为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种 或几种，所述聚乙烯醇水溶液为丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯乳液中的一种或几种；所述表面活 性剂为乙醇或聚乙二醇与聚丙烯酸铵或卵磷脂的混合溶液；所述触变剂为气相二氧化硅、 皂土、硅酸钙或蓖麻油中的一种或几种。
[0030] 在其中一个实施例中，还包括消泡剂，所述消泡剂的质量百分比为1~2%。
[0031] 在其中一个实施例中，所述消泡剂为乙醇与甲基硅油或聚氧丙烯甘油醚的混合溶 液。
[0032] 本发明提供的一种太阳能电池电极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0033] 将所述银粉、玻璃粉、有机载体以及一部分所述消泡剂依次加入球磨机进行搅拌 混合，之后经超声分散混合；
[0034] 按配方在上述球磨搅拌与超声波分散的混合浆料中滴加剩余所述消泡剂，低速球 磨0. 1~0. 2hour，球磨速度为100~150r/min，然后将此衆料倒入真空搅拌除气机中消 除浆料内部残留小型气泡，搅拌桨叶的转速控制在50~100r/min，真空度控制在-0. 05~ 0.IPa之间，除气时间控制在0. 2~lhour。
[0035] 本发明提供的一种太阳能电池电极，所述电池电极采用以下方法制备而成：
[0036] 将所述的电极浆料通过丝网印刷工艺均匀涂布在单晶硅基板上，然后进行浆料涂 层的沉降流平和烘干处理；和
[0037] 将经过烘干处理后的电极材料半成品放入微波烧银炉中进行导电银浆烧渗处理 即得电池电极。
[0038] 本发明提供的一种太阳能电池，所述太阳能电池包括上述的电池电极。
[0039]与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池电极浆料，由于银粉大部分采用现有 制备工艺稳定且成本相对纳米银颗粒更为低廉的银纳米线，有效降低了电极浆料的材料成 本；并且，由于银纳米线与微米银颗粒和纳米银颗粒能够互相填充银粉间隙，从而增加了导 电通路以形成导电网络，可进一步降低电极浆料烧成电极材料的体积电阻率。
[0040] 本发明提供的电极浆料的制备方法，采用球磨搅拌与超声波分散的混合方式，并 利用消泡剂与真空搅拌除气的方式来彻底消除配置浆料过程中产生的气泡。
[0041] 此外，本发明提供的太阳能电池电极采用微波烧结工艺烧结浆料涂层，不仅相对 于传统电热烧结方式有效减少了生产能耗，并且可快速烧成致密程度高的电极材料。
【附图说明】
[0042] 图1为银纳米线