无铅无铋导电银浆、银栅线的制备方法及硅太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及晶硅太阳能电池领域，尤其涉及一种硅太阳能电池正极导电银浆、采 用该导电银浆制备硅太阳能电池电极银栅线的方法以及一种硅太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 能源是国民经济发展的基础。煤炭、石油、天然气等传统化石能源储量有限，并且 在使用过程中不可避免地带来环境污染。太阳能作为一种可持续的清洁能源，近几十年来 在许多国家获得重视和发展。太阳能电池具有能够直接把太阳能转化为电能、系统无运动 部件、使用方便等优点，因而成为一种重要的可再生能源器件。
[0003] 目前太阳能电池有晶硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和钙 钛矿太阳能电池等类型。晶硅太阳能电池具有原材料成本低、光电转化效率高、使用寿命长 等优点，目前是工业界应用最广泛的太阳能电池产品。
[0004] 银浆因为其良好的导电性，一直被广泛应用于晶硅太阳能电池正面电极。银浆的 主体是银粉，另外还包含少量的玻璃粉和有机添加剂。尽管玻璃粉的含量通常只占银浆质 量的5%左右，但它在银浆中扮演很重要的角色。一方面，为了最大程度地吸收、利用太阳光， 商业太阳能电池会在发射极上镀氮化硅减反射层，因此需要玻璃粉在烧结过程中蚀穿氮化 硅层，使银电极与硅基板能够有直接的欧姆接触，从而输出光生载流子。另一方面，玻璃粉 能够帮助银在烧结过程中形成致密结构，从而降低太阳能电池的串联电阻。为了实现玻璃 粉在烧结过程中蚀穿氮化硅层的目的，目前大多数商用银浆使用的是对环境有污染、含有 PbO的玻璃粉。
[0005] 然而，随着人们对环境问题的重视，银浆的无铅化成为晶硅太阳能电池生产的一 个趋势。于是人们采用Bi2O 3替代PbO的无铅玻璃粉制备银浆。现有的无铅玻璃粉中Bi2O3为 主体，通常Bi 2O3的含量大于20%，甚至到达50%。然而，采用含有Bi2O3的玻璃粉制成的银浆因 为效率不高、电极易脱附等原因无法获得大规模工业应用。
【发明内容】
[0006] 本发明涉及一种无铅无铋导电银浆，采用该导电银浆制备硅太阳能电池电极银栅 线的方法以及一种硅太阳能电池。
[0007] 一种无铅无铋导电银浆，其包括以下组成：导电银粉50~80%;玻璃粉1~10%;有机树 脂1~10%;有机溶剂10~30%;其中，所述玻璃粉为无铅无铋玻璃粉，且所述玻璃粉中SnO的质 量百分比为28~80%。
[0008] 进一步，所述玻璃粉的其它组分为选自P205、B2〇3、ZnO、Si〇2、BaO、Na2〇、W&K2(^ 的一种或多种。
[0009] 进一步，所述玻璃粉的组分及质量百分比为：SnO 28~80%;B2〇3 20~55%;Zn0 0~5%; Si〇2 0~5%;Ba0 0~3%;Na2〇 0~3%;K2〇 0~2%。
[0010] 进一步，所述玻璃粉的组分及质量百分比为：SnO 28~80%;P2〇5 20~72%;Zn0 0~5%; Si〇2〇~5%;BaOO~3%;Na2〇0~3%;K2〇0~2%。
[0011]进一步，所述玻璃粉仅由SnO和P2O5组成。
[0012]进一步，所述银粉的质量百分比为70~80%，所述玻璃粉的质量百分比为2~6%，所述 有机树脂的质量百分比为2~6%，所述有机溶剂的质量百分比为12~20%。
[0013] 进一步，所述银粉为粒径为1~3微米的球形颗粒，所述玻璃粉的粒径为0.5微米~3 微米，所述有机树脂为乙基纤维素，所述有机溶剂为萜品醇。
[0014] -种硅太阳能电池电极银栅线的制备方法，该方法包括:将上述无铅无铋导电银 浆印刷在硅半导体层的氮化硅减反射层表面形成电极银栅线预制体；以及将所述电极银栅 线预制体在120~200(C预烧5~20分钟，然后在850~950(C将所述电极银栅线烧结1~10分钟。
[0015] -种娃太阳能电池，其包括:一娃半导体层，该娃半导体层的一表面具有一氮化娃 减反射层；以及一设置于该氮化硅减反射层表面的正极电极，其中，所述正极电极包括采用 上述方法制备的电极银栅线。
[0016] 进一步，所述硅半导体层为单晶硅或多晶硅;所述电极银栅线中无铅且无铋。
[0017] 本发明提供的无铅无铋导电银浆，其采用SnO为主体且在烧结过程中可以蚀穿硅 太阳能电池表面的氮化硅减反射层，烧结后能在太阳能电池表面形成低欧姆接触电阻的电 极银栅线，是目前含铅或含铋导电银浆的良好替代品。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的无铅无铋导电银浆在烧结过程中可以蚀穿硅太阳能电池表面的氮 化硅减反射层的试验结果。
[0019] 主要元件符号说明 无。
[0020] 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】
[0021] 以下将说明本发明提供的无铅无铋导电银浆，采用该导电银浆制备硅太阳能电池 电极银栅线的方法以及本发明提供的硅太阳能电池。
[0022]本发明首先提供了一种无铅无铋导电银浆，其包括以下组成：导电银粉50~80%;无 铅无铋玻璃粉1~10%;有机树脂1~10%;有机溶剂10~30%。优选地，所述银粉的质量百分比为 70~80%，所述无铅无铋玻璃粉的质量百分比为2~6%，所述有机树脂的质量百分比为2~6%，所 述有机溶剂的质量百分比为12~20%。所述银粉为粒径为1~3微米的球形颗粒，所述无铅无铋 玻璃粉为粒径为0.5~3微米的玻璃粉，所述有机树脂为乙基纤维素，所述有机溶剂为α-萜品 醇。
[0023]具体地，所述无铅无铋玻璃粉包括SnO和其它组分。其中，该其它组分为选自P2O5、 B203、Zn0、Si02、Ba0、Na20、以及K 2O中的一种或多种。所述玻璃粉的组分及质量百分比可以 为：SnO 28~80%;Β203 20~55%;Zn0 0~5%;Si〇2 0~5%;Ba0 0~3%;Na20 0~3%;K20 0~2%。优选 地，SnO 55~75%;B203 20~40%;Zn0 0~3%;Si〇2 0~2%;Ba0 0~2%;Na20 0~1%;K20 0~1%。或者所 述玻璃粉的组分及质量百分比为：SnO 28~80%;Ρ205 20~72%;Zn0 0~5%;Si〇2 0~5%;Ba0 0~ 3%;Na20 0~3%;K20 0~2%。优选地，SnO 55~75%;P205 30~45%;Zn0 0~3%;Si〇2 0~2%;Ba0 0~ 2%；Na20 0~1%；K20 0~1%〇
[0024] 所述玻璃粉采用"熔融-淬火"法制取，其制备方法为:首先，按质量百分比配备原 料。然后，将上述原料在惰性气氛保护下混合均匀，在真空环境下加热，加热温度控制在800 ~1400(C，保温30~60分钟，将熔化后的混合物投入去离子水中淬火，将淬火后的固体使用行 星球磨机以200~400转每分钟的转速球磨1~6小时，得到无铅无铋玻璃粉。优选地，将上述原 料在惰性气氛保护下混合，在真空环境下加热，加热温度在900~1000(C，保温30分钟，将熔 化后的混合物投入去离子水中淬火，将淬火后的固体使用行星球磨机以300~350转每分钟 的转速球磨2~4小时，得到粒径为0.5~3微米的玻璃粉。
[0025] 本发明进一步提供了一种采用上述无铅无铋导电银浆制备硅太阳能电池电极银 栅线的方法。该方法包括:首先，将上述无铅无铋导电银浆印刷在硅半导体层的氮化硅减反 射层表面形成电极银栅线预制体。然后，将所述电极银栅线预制体在120~200(C预烧5~20分 钟，然后在850~950(C将所述电极银栅线烧结1~10分钟。优选地，所述太阳能电池电极银栅 线预制体的预烧温度控制在150~160(C，预烧时间为10~15分钟，烧结温度控制在850~950 (C，烧结时间为2~5分钟。
[0026]本发明将50mg的SnO和50 mg的Si3N4粉末混合，然后在惰性气氛保护下进行"差热-质谱联动"分析。请参见图1，结果在900(C左右有氮气产生，表明SnO可以烧穿氮化硅减反射 层。因此，采用上述无铅无铋导电银浆制备硅太阳能电池电极银栅线的烧结过程中，该无铅 无铋导电银浆可以烧穿氮化硅减反射层。
[0027] 本发明进一步还提供了一种硅太阳能电池，其包括:一硅半导体层，该硅半导体层 的一表面具有一氮化娃减反射层；以及一设置于该氮化娃减反射层表面的正极电极，其中， 所述正极电极包括采用上述方法制备的电极银栅线。可以理解，所述电极银栅线中无铅且 无铋。所述硅半导体层可以为单晶硅或多晶硅。所述硅太阳能电池的负极电极以及其它元 件结构不限，可以为现有结构，此处不再详述。
[0028] 本发明具有以下有益效果:首先，本发明中的玻璃粉无铅无铋，其采用SnO为主体， 既环保又成本低廉。尤其，采用SnO体系的玻璃粉，在1000(C左右即可制得，与其它玻璃粉体 系相比制备温度较低，有利于工业生产。其次，采用该玻璃粉的导电银浆也无铅无铋，且在 烧结过程中可以蚀穿硅太阳能电池表面的氮化硅减反射层，烧结后能在太阳能电池表面形 成低欧姆接触电阻的电极银栅线。而且，该电极银栅线的结构致密，有利于降低太阳能电池 的串联电阻，从而提高太阳能电池的效率。因此，本发明提供的太阳能电池银浆是含铅和铋 的银浆的可选替代品。
[0029] 以下为本发明的具体实施例 实施例1 首先，制备无铅无铋玻璃粉。取SnO粉末4.3g和P2O5粉末10.7g，将这些固体粉末在装有 氮气的手套箱中均匀混合。接着，将得到的固体混合物装入石英管中并抽真空，在900(C加 热30分钟，把得到的熔融混合物投入离子水中淬火。最后，将得到的固体用行星球磨机