专利名称：一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉及其制备方法。
背景技术：
硅太阳能电池用的银浆、银铝浆和铝浆是生产硅太阳能光伏电池的关键基础材料。上述浆料主要由银粉铝粉、超细玻璃粉、有机载体和改性剂等原料按一定的比例组成。 超细玻璃粉在浆料中的重量百分比一般小于10%，但却起到了非常重要的作用。加入超细玻璃粉以后，可以明显降低烧结峰值温度，使金属铝粉在经峰值温度后形成铝膜，且形成的铝膜表面光滑、不起灰，同时膜与硅片有较强的附着力。此外，玻璃粉对硅片的弯曲有着至关重要的影响。最常见的玻璃粉组合物有PbO-ZnO-B2O3 系、PbO-B2O3-SiO2 系、PbO-Bi2O3-B2O3 系、 PbO-B2O3系等。在晶体硅太阳能电池用的正面电极银浆、背面电极银浆和背面电极铝浆的玻璃组分中含有PbO的益处在于有效降低玻璃熔融温度、软化点及电极的烧结温度，并且在高温快速一次共烧时，有助于与晶体硅基体的相互作用，形成与晶体硅的低电阻接触。然而，随着全球节能环保法律法规的不断建立和强化，欧盟、美国、日本等国出台了相关指令和法规，我国信息产业部也制定了《电子信息产业部污染防护管理办法》全面限制或禁止电子产品中使用铅、汞、镉等有毒有害元素。因此在光伏产业中有必要寻找铅的替代物，以符合欧盟R0HS、欧盟REACH对晶体硅太阳能电池用银铝浆的要求。随着玻璃粉无铅化研究的不断深入，用于替代含铅玻璃粉的材料主要集中在磷酸盐玻璃体系、钒酸盐玻璃体系、硼酸盐玻璃体系以及由上述体系派生的其他玻璃体系。 CN200910102946. 8 公开了一种 B2O3-ZnO-CaO-Al2O3-BaO-Fe2O3-SrO 玻璃粉体系，该体系具有较低的膨胀系数，化学稳定性好；CN200910102944.9也公开了一种膨胀系数较低的 SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO-MgO-CaO-Li2O玻璃粉体系。上述的玻璃粉体系的玻璃化转变点及软化点较高，有必要对现有技术中的无铅玻璃粉组分做进一步的研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉组成，并提供一种适用于该太阳能电极浆料用无铅玻璃粉的制备方法，该无铅玻璃粉具有适宜的膨胀系数，化学稳定性好，软化温度适宜，并具有良好的润湿能力，制备方法简单易操作。为实现上述目的，本发明的技术方案是无铅玻璃粉的组分包括50 80wt%的
Bi203、l 20界七％的3102、5 3(^七％的2110、1 5界七％的六1203、0· I 1(^七％的0&0、0· I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3O优选的技术方案为，所述无铅玻璃粉的组分包括65 80wt %的Bi203、5 20wt % 的 Si02、5 20wt % 的 ZnO、2 5wt % 的 A1203、I 2wt % 的 Ca0、0. I 2wt % 的 MgO、O. 5 2界七％的Sb2O3。优选的技术方案为，所述无铅玻璃粉的粒度不大于5 μ m。本发明的另一个技术方案是，提供了一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤第一步按以下比例配置原料50 8(^%的祀203、1 20界七％的Si02、5 30wt% 的 ZnO、I 5wt % 的 Α1203、0· I IOwt % 的 CaO、O. I 5wt % 的 MgO 和 O. I 5wt % 的 Sb2O3 ；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1250 1400 0C，保温30 60分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。优选的技术方案为，所述阶段升温为首先升温至300 350°C并保温10 20分钟，然后加热至700 800°C后保温30 40分钟，再次加热到1250 1400。。。优选的技术方案还有为，所述球磨的时间至少为12小时。本发明的优点和有益效果在于该玻璃粉具有适宜的膨胀系数，化学稳定性好，软化温度适宜，并具有良好的润湿能力，且操作工艺简单，易实现工业化生产，适用于太阳能电极烧结浆料以及玻璃与金属、陶瓷封接浆料等领域。使用无铅玻璃粉作为粘结剂制备的浆料不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr (VI)，有利于国产太阳能电池的国际化。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施例I无铅玻璃粉的组分包括50wt %的Bi203、20wt %的Si02、25wt %的Zn0、2wt %的 A1203、Iwt %的Ca0、0. Iwt %的MgO和I. 9wt%的Sb2O3,该无铅玻璃粉的粒度为3 5 μ m。制备无铅玻璃粉的方法包括以下步骤第一步按上述比例配置原料；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1250 1300。。，保温30分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。其中，阶段升温为首先升温至300 325°C并保温10分钟，然后加热至700 750°C后保温40分钟，再次加热到1250 1300。。。其中，球磨的时间12小时。
实施例2无铅玻璃粉的组分包括60wt%的Bi203、15wt%的Si02、20wt%的Zn0、3wt%的 A1203> Iwt % W CaO,O. 5界七％的]\%0和O. 5wt%^ Sb2O3，该无铅玻璃粉的粒度为I 3 μ m。制备无铅玻璃粉的方法包括以下步骤第一步按上述比例配置原料；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1300 1350 0C，保温40分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。其中，阶段升温为首先升温至300 325°C并保温15分钟，然后加热至700 750°C后保温35分钟，再次加热到1300 1350。。。 其中，球磨的时间14小时。实施例3无铅玻璃粉的组分包括70wt%的Bi203、10wt%的Si02、10wt%的Zn0、4wt%的 Al203、2wt%的CaO、lwt%的MgO和3wt%的Sb2O3,该无铅玻璃粉的粒度为I 3 μ m。制备无铅玻璃粉的方法包括以下步骤第一步按上述比例配置原料；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1350 1400。。，保温50分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。其中，阶段升温为首先升温至325 350°C并保温20分钟，然后加热至750 800°C后保温30分钟，再次加热到1300 1350°C。其中，球磨的时间15小时。实施例4无铅玻璃粉的组分包括80wt% 的 Bi203、5wt% 的 Si02、5wt% 的 Zn0、5wt% 的 A1203、 I. 5wt%的Ca0、2wt%的MgO和I. 5wt%的Sb2O3,该无铅玻璃粉的粒度为3 5 μ m。制备无铅玻璃粉的方法包括以下步骤第一步按上述比例配置原料；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1350 1400 0C，保温60分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。
其中，阶段升温为首先升温至325 350°C并保温20分钟，然后加热至750 800°C后保温40分钟，再次加热到1300 1350°C。其中，球磨的时间16小时。以上四个实施例的太阳能电极浆料用无铅玻璃粉具体组成见下表
权利要求
1.一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉，其特征在于，所述无铅玻璃粉的组分包括: 50 80wt % 的 Bi203、I 20wt % 的 SiO2、5 30wt % 的 ZnO、I 5wt % 的 Α1203、0· I IOwt % 的 CaO,O. I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3。
2.如权利要求I所述的无铅玻璃粉，其特征在于，所述无铅玻璃粉的组分包括65 80wt % 的 Bi203、5 20wt % 的 SiO2、5 20wt % 的 ZnO、2 5wt % 的 A1203、I 2wt % 的 CaO、 O. I 2界七％的]\%0、0· 5 2wt%^ Sb2O30
3.如权利要求2所述的无铅玻璃粉，其特征在于，所述无铅玻璃粉的粒度不大于5μ m。
4.一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤第一步按以下比例配置原料50 8(^七％的祀203、1 2(^七％的5丨02、5 30界七％的 ZnO> I 5wt% 的 Α1203、0· I IOwt % 的 Ca0、0. I 5wt% 的 MgO 和 O. I 5wt% 的 Sb2O3 ；第二步将第一步中所述原料充分搅拌混合；第三步将第二步所得的混合物加入坩埚中，将坩埚置于高温炉中，阶段升温至 1250 1400。。，保温30 60分钟；第四步将第三步所得的玻璃液倒入去离子水中淬火；第五步将淬火后的玻璃料放入球磨机球磨；第六步将球磨后的玻璃料干燥、过筛，即得到无铅玻璃粉。
5.如权利要求4所述的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述阶段升温为首先升温至300 350°C并保温10 20分钟，然后加热至700 800°C后保温30 40分钟，再次加热到1250 1400。。。
6.如权利要求5所述的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述球磨的时间至少为 12小时。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电极浆料用无铅玻璃粉及其制备方法，无铅玻璃粉的组分包括50～80wt％的Bi2O3、1～20wt％的SiO2、5～30wt％的ZnO、1～5wt％的Al2O3、0.1～10wt％的CaO、0.1～5wt％的MgO和0.1～5wt％的Sb2O3，以上原料经配料、混合、熔融、淬火、球磨和干燥过筛制成太阳能电极浆料用无铅玻璃粉。该玻璃粉具有适宜的膨胀系数，化学稳定性好，软化温度适宜，并具有良好的润湿能力，且操作工艺简单，易实现工业化生产，适用于太阳能电极烧结浆料以及玻璃与金属、陶瓷封接浆料等领域。
文档编号C03C12/00GK102603195SQ20121003027
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月13日 优先权日2012年2月13日
发明者戈士勇 申请人:江苏瑞德新能源科技有限公司