晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉10~20份，三氧化二铝6~10份，石棉绒2~6份，石灰膏0.1~0.8份，环烷酸钠0.1~0.5份，碱土金属氧化物1.8~3.6份，氧化锌1~3份，二氧化硅2~5份，碳酸盐3~13份，硫酸盐8~15份，氧化铅1~4份。该玻璃粉具有低的熔点和玻璃化转变温度、高温溶融状态下对硅基板及银粉有良好的浸润性、能够穿透减反射膜层形成良好的欧姆接触，应用于太阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
【专利说明】晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池材料【技术领域】，具体涉及一种晶体硅太阳能电池正面银浆 用玻璃粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 短缺的能源已严重影响人们的生活和制约社会的发展。丰富的太阳能是重要的清 洁能源，是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。第一次石油危机 之后，各国竞相开展太阳能、水能、风能等清洁和可再生能源的应用研究，尤其是太阳能的 应用研究最为广泛。
[0003] 太阳能作为一种绿色能源对环境没有任何无污染性，而且它的来源简单，可以说 是在人类的生存年限内其是取之不尽用之不竭的。太阳能不仅是一次性能源，还是清洁能 源，它资源丰富、普遍存在、无需运输、还可免费使用、最重要的是对环境没有任何污染。太 阳能电池也因太阳能的特殊性具有许多其他发电方式所不具备的优点：不受地域限制、不 消耗燃料、规模可大可小、灵活性大、无污染、无噪音、安全可靠、建设周期短、维护简单、最 具有大规模应用的可能性。所以很多专家把太阳能能源作为可替代的能源去开发，希望太 阳能够造福于人类。现如今所使用的太阳能有很大一部分是由太阳电池转换得来的。因为 太阳能电池对光有感应，能够把照射在其表面的光能转换为电能。目前，在有关专家的努 力下，太阳能电池己经走向了商业化和产业化。
[0004] 玻璃粉作为高温粘能相，其软化温度决定烧结峰值温度。玻璃粉对硅基板和金 属粉末的润湿性能对膜层的烧接强度非常有帮助，良好的润湿性能良好，膜层的燥接强 度就高，反之亦然。电子浆料用的低焰玻璃的热膨胀系数是一种匹配参数，过大将导致 晶体硅电池片翅曲严重，一般要求热膨胀系数和桂基板的相近，最好是相同。热膨胀系 数不匹配，烧结后得到的电池片性能将有非常大的热应力，电池片在工作期间有较大的 热冲击，大的热应力有可能导致电池片裂直至失效。玻璃作为高温粘结相在烧结过程中 生成液相进行迁移，在此过程可以携带和包裹金属颗粒进行迁移和润湿，进而促进了金 属颗粒烧结致密化。晶硅太阳能电池正面银电极丝网印刷所用的装料是以超细高纯银粉 为主体填料，与一定比例的玻璃粉、有机载体搭配配制而成，在影响太阳能电池性能的众 多因素中，玻璃粉是一个关键的因素，它直接影响太阳能电池的电学性能，尤其是影响 其串联电阻（RS)，进而影响到电池的光电转换效率。这是因为串联电阻大小主要取决于 正面银浆能否与硅基片形成良好的欧姆接触，而玻璃粉又在欧姆接触中扮演着关键的作 用。到目前为止，国内外对适合太阳能电池正面银装的玻璃粉的研究还较少，并且不够 系统和深入。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法，该 玻璃粉具有低的熔点和玻璃化转变温度、高温溶融状态下对硅基板及银粉有良好的浸润 性、能够穿透减反射膜层形成良好的欧姆接触，应用于太阳能电池中可以明显提高太阳能 电池的光电转换效率。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为： 一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉 ΚΓ20份，三氧化二铝6?10份，石棉绒2飞份，石灰膏0. 1?0. 8份，环烷酸钠0. 1?0. 5份， 碱土金属氧化物1.8~3.6份，氧化锌1~3份，二氧化硅2飞份，碳酸盐：Γ13份，硫酸盐 8~15份，氧化铅1~4份。
[0007] 所述碱土金属氧化物为氧化铍。
[0008] 所述碳酸盐为碳酸钾。
[0009] 所述硫酸盐为硫酸镁。
[0010] 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉 12?18份，三氧化二铝7?9份，石棉绒：Γ5份，石灰膏0.3?0.6份，环烷酸钠0.2?0.4份，碱 土金属氧化物2~3份，氧化锌1~3份，二氧化硅：Γ4份，碳酸盐5~8份，硫酸盐1(Γ12份， 氧化铅2~3份。
[0011] 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉16 份，三氧化二铝8份，石棉绒4份，石灰膏0.5份，环烷酸钠0.3份，碱土金属氧化物2. 3 份，氧化锌1.6份，二氧化硅3. 5份，碳酸盐6份，硫酸盐11份，氧化铅2. 5份。
[0012] 所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至32(T380°C，搅拌2(T40h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，30(T34(TC条件下保温2飞h，然后升温至 110(Tl350°C，熔融l~3h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过筛得玻璃粉。
[0013] 步骤1)中加热至360°C，搅拌30h。
[0014] 步骤3)中球磨为湿法球磨，球磨时间为10~16h，球磨机转速为350~450rpm，球磨 介质与玻璃料质量比为〇. 5~1. 8:1。
[0015] 步骤3)中过筛为过250?400目筛。
[0016] 有益效果：本发明提供的一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方 法，该玻璃粉具有低的熔点和玻璃化转变温度、高温溶融状态下对硅基板及银粉有良好的 浸润性、能够穿透减反射膜层形成良好的欧姆接触，应用于太阳能电池中可以明显提高太 阳能电池的光电转换效率。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉10 份，三氧化二铝6份，石棉绒2份，石灰膏0.1份，环烷酸钠0.1份，氧化铍1.8份，氧化锌 1份，二氧化硅2份，碳酸钾3份，硫酸镁8份，氧化铅1份。
[0018] 制备方法，包括如下步骤： 1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0019] 实施例2 一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉20 份，三氧化二铝10份，石棉绒6份，石灰膏0.8份，环烷酸钠0.5份，氧化铍3. 6份，氧化 锌3份，二氧化硅5份，碳酸钾13份，硫酸镁15份，氧化铅4份。
[0020] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0021] 实施例3 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉12份， 三氧化二铝7份，石棉绒3份，石灰膏0.3份，环烷酸钠0.2份，氧化铍2份，氧化锌1份， 二氧化硅3份，碳酸钾5份，硫酸镁10份，氧化铅2份。
[0022] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0023] 实施例4 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉18份， 三氧化二铝9份，石棉绒5份，石灰膏0.6份，环烷酸钠0.4份，氧化铍3份，氧化锌3份， 二氧化硅4份，碳酸钾8份，硫酸镁12份，氧化铅3份。
[0024] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°C，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0025] 实施例5 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉14份， 三氧化二铝7. 5份，石棉绒3. 3份，石灰膏0.42份，环烷酸钠0.28份，氧化铍2. 3份，氧 化锌1. 9份，二氧化硅3. 6份，碳酸钾6. 8份，硫酸镁11份，氧化铅2. 4份。
[0026] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0027] 实施例6 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉16份， 三氧化二铝8份，石棉绒4份，石灰膏0.5份，环烷酸钠0.3份，碱土金属氧化物2. 3份， 氧化锌1.6份，二氧化硅3. 5份，碳酸盐6份，硫酸盐11份，氧化铅2. 5份。
[0028] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0029] 实施例7 晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，组分及各组分质量份数如下：玉米淀粉13份， 三氧化二铝8. 4份，石棉绒3. 6份，石灰膏0. 7份，环烷酸钠0. 4份，碱土金属氧化物2. 9 份，氧化锌2. 2份，二氧化硅2. 6份，碳酸盐11份，硫酸盐11份，氧化铅2份。
[0030] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至360°c，搅拌30h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，320°C条件下保温4h，然后升温至1200°C， 熔融2h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨，球磨时 间为12h，球磨机转速为380rpm，球磨介质与玻璃料质量比为1. 2:1。
[0031] 将实施例1~7中制备得到的晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉做DSC曲线，得 到玻璃化温度；应用于单晶硅太阳能电池片得到的平均转换效率，结果见表1。
[0032] 表 1 :
【权利要求】
1. 一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于组分及各组分质量份数如 下：玉米淀粉1(T20份，三氧化二铝6?10份，石棉绒2飞份，石灰膏0.1、. 8份，环烷酸 钠0.1、. 5份，碱土金属氧化物1.8~3. 6份，氧化锌广3份，二氧化硅2飞份，碳酸盐：T13 份，硫酸盐8~15份，氧化铅1~4份。
2. 根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于：所述碱土 金属氧化物为氧化铍。
3. 根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于：所述碳酸 盐为碳酸钾。
4. 根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于：所述硫酸 盐为硫酸镁。
5. 根据权利要求1所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于组分及各组 分质量份数如下：玉米淀粉12?18份，三氧化二铝7、份，石棉绒：T5份，石灰膏0.3、. 6 份，环烷酸钠0.2、. 4份，碱土金属氧化物2~3份，氧化锌1~3份，二氧化硅：T4份，碳酸盐 5~8份，硫酸盐1(T12份，氧化铅2~3份。
6. 根据权利要求5所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉，其特征在于组分及各组 分质量份数如下：玉米淀粉16份，三氧化二铝8份，石棉绒4份，石灰膏0.5份，环烷酸钠 0.3份，碱土金属氧化物2. 3份，氧化锌1.6份，二氧化硅3. 5份，碳酸盐6份，硫酸盐11 份，氧化铅2. 5份。
7. 权利要求1所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于包括 如下步骤： 1) 将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例 混合，置于坩埚中，加热至32(T380°C，搅拌2(T40h ; 2) 将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中，30(T34(TC条件下保温2飞h，然后升温至 110(Tl350°C，熔融l~3h，然后直接倒入去离子水中淬冷，得到玻璃料； 3) 将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过筛得玻璃粉。
8. 根据权利要求7所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法，其特征在 于：步骤1)中加热至360°C，搅拌30h。
9. 根据权利要求7所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法，其特征在 于：步骤3)中球磨为湿法球磨，球磨时间为10?16h，球磨机转速为350?450rpm，球磨介质与 玻璃料质量比为〇. 5~1.8:1。
10. 根据权利要求7所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法，其特征在 于：步骤3)中过筛为过250?400目筛。
【文档编号】C03C12/00GK104402234SQ201410637730
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】黄新东, 刘天人 申请人:无锡中洁能源技术有限公司