一种PERC电池背面银浆用玻璃粉活化镀银工艺的制作方法

本发明涉及perc电池背面用导电浆料中玻璃粉粘接相的改性工艺，具体是指玻璃粉活化镀银工艺，属于太阳能电池制备技术领域。

背景技术：

随着社会工业的发展，人类所消耗的能源越来越多。这其中，太阳能储量最为丰富，取之不尽，是永久性能源而且无污染，对于发展环境友好型社会起着重大的作用。因此，太阳能的利用也成为各国研究的重点。近些年，晶体硅太阳能电池发电效率逐年提高，这其中，perc电池以其高光电转换效率得到业界广泛的关注。

perc电池相比常规晶体硅电池背面有一层alox钝化结构，工艺上需要加入激光开槽工艺实现背铝与硅基体的有效电接触。同时，为了保护钝化层，perc电池需要把烧结温度降低30～50℃，因此，对背面银浆有新的要求。其一，背电极银浆在烧结过程中需保护钝化层不被破坏；其二，为保证组件长时间工作的稳定性，背电极需有可靠的焊接性能。

perc电池背面银浆包括银粉固体导电相，玻璃粉粘接相、有机载体和其他添加剂。玻璃粉作为粘接相，其所占比例虽然很小，大约只占2～3wt％，但是其发挥的作用是至关重要的。

中国专利cn102351427a报道了太阳能电池银浆用银包玻璃粉的制备工艺，但是该专利仍用有毒的sncl2·h2o敏化活化，引入了新的杂质，影响了浆料成分，不利于工业化生产。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种perc电池背面银浆用玻璃粉活化镀银工艺，该工艺操作简单、易于实施且无毒低成本，用于perc电池背面银浆改善电极烧结的致密性，提高太阳能电池光电转化效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

(1)纳米银活化玻璃粉:将玻璃粉(bio2-sio2-mno2-cuo体系)、硝酸银加入到乙二醇中，在超声并机械搅拌状态下发生初步还原反应，还原出部分纳米银附着于玻璃粉表面，对玻璃粉进行活化；

(2)玻璃粉化学镀银：停止超声，然后升高反应温度，提高还原反应速率，在玻璃粉表面化学镀上银层，得到银@玻璃粉复合粉体的悬浮液，静置沉降后，倾析法去掉上层清液，分别用去离子水和无水乙醇各清洗三次，在烘箱中烘干得到银@玻璃粉复合粉体。

进一步设置是所述的步骤(1)中，反应温度为25℃-30℃，玻璃粉硝酸银质量比为100～5；且每克硝酸银对应加入100ml乙二醇，纳米银粒径在10nm～200nm。

进一步设置是所述的步骤(2)中的反应温度为60℃-85℃，搅拌反应时间为0.5h-1.5h。

进一步设置是所述的银@玻璃粉复合粉体中银含量在0.3wt％～5wt％。

进一步设置是玻璃粉粒径为0.5μm～5μm。

进一步设置是所制备的银@玻璃粉复合粉体表面的镀银层是颗粒状，粒径小于200nm。

进一步设置是包括以下步骤：

(1)纳米银活化玻璃粉

往20ml乙二醇中加入20g玻璃粉、超声分散并机械搅拌5min，再加入0.2g硝酸银，超声、搅拌，25℃条件下反应10min，可观察到溶液颜色变化；本步骤超声提供乙二醇与硝酸银反应的化学驱动力，促进形核，活化玻璃粉；

(2)玻璃粉化学镀银

在第一步反应条件下，去除超声条件，反应环境温度提高到75℃，搅拌0.5h，得到银@玻璃粉复合粉体的悬浮液，静置沉降后，倾析法去掉上层清液，分别用去离子水和无水乙醇各清洗三次，在60℃的烘箱中烘干得到银@玻璃粉复合粉体。

本发明的创新机理是：在玻璃粉上镀一层纳米银粒子，一方面纳米银高的活性可以在烧结过程中降低玻璃粉的软化温度，改善玻璃熔体的流动性，促进电极形成致密的导电网络，降低电池串联电阻，提高电池填充因子；另一方面可以通过控制银@玻璃粉复合粉体的纳米银含量，改善电极与基体接触的机械强度，进而可在低温烧结条件下获得可靠的物理接触。

本申请所采用乙二醇作为弱还原剂，同硝酸银反应速率慢，最初的超声搅拌阶段主要起活化玻璃粉表面的作用。超声波促使乙二醇与agno3反应，生成微小的纳米银颗粒附着在玻璃粉表面。后续的化学镀条件下，乙二醇温和的反应速度，保证了纳米银颗粒的均匀性以及镀膜的完整性。

本发明的优点是：

(1)工艺操作简单，无需更换更换镀液，活化、反应使用相同反应容器；

(2)本发明的银@玻璃粉复合粉体添加到perc背银中，玻璃粉上镀一层纳米银粒子，一方面纳米银高的活性可以在烧结过程中降低玻璃粉的软化温度，改善玻璃熔体的流动性，促进电极形成致密的导电网络，降低电池串联电阻，提高电池填充因子；另一方面可以通过控制银@玻璃粉复合粉体的纳米银含量，改善电极与基体接触的机械强度，进而可在低温烧结条件下获得可靠的接触。

(3)通过控制纳米银颗粒附着量可以匹配perc低烧温条件，并获得可靠的接触，提高电极焊接拉力。本发明工艺过程简单、易于操作，制备过程中不使用传统化学镀用到的氯化亚锡和氯化钯等有害和贵重的金属离子，且不会引入氯等其他杂质元素，不改变玻璃粉的成分，制备的银@玻璃粉复合粉体用于改善perc电池背面电极厚膜的致密程度，降低电极电阻，能有效提高太阳能电池的光电转化效率和电极可靠性。

综上所述，本发明操作简单、易于实施且无毒低成本，制备的银@玻璃粉复合粉体用于太阳能电池导电浆料能改善电极导电网络的致密性和降低银硅接触电阻，提高太阳能电池光电转化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明工艺之前的玻璃粉sem图。

图2为制备的银@玻璃粉复合粉体的sem图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

纳米银活化玻璃粉：称取5g玻璃粉溶于20ml乙二醇溶液，搅拌、超声分散，再加入0.2gagno3，室温下超声搅拌10min；

玻璃粉化学镀银：去除超声条件，反应环境温度提高到75℃，搅拌0.5h，得到银@玻璃粉复合粉体的悬浮液，静置沉降后，倾析法去掉上层清液，分别用去离子水和无水乙醇各清洗三次，在60℃的烘箱中烘干得到银@玻璃粉复合粉体。

将银粉、银@玻璃粉复合粉体、有机载体和掺杂剂按64:2:33.5:0.5(wt％)的比例混合，经三辊研磨机研磨至细度小于6μm的银浆，经丝网印刷到硅片上，进行烘干、红外烧结后测试其电性能，见表1，其光电转化效率比未使用银@玻璃粉复合粉体(比较例)高0.06％(abs)，平均焊接拉力超过4n。

实施例2：

纳米银活化玻璃粉：称取10g玻璃粉溶于20ml乙二醇，搅拌、超声分散，再加入0.2gagno3，室温下超声搅拌10min；

玻璃粉化学镀银：去除超声条件，反应环境温度提高到75℃，搅拌1.5h，得到银@玻璃粉复合粉体的悬浮液，静置沉降后，倾析法去掉上层清液，分别用去离子水和无水乙醇各清洗三次，在60℃的烘箱中烘干得到银@玻璃粉复合粉体。

将银粉、银@玻璃粉复合粉体、有机载体和掺杂剂按60:2:33.5:0.5(wt％)的比例混合，经三辊研磨机研磨至细度小于6μm的银浆，经丝网印刷到硅片上，进行烘干、红外烧结后测试其电性能，见表2，其光电转化效率比未使用银@玻璃粉复合粉体(比较例)高0.01％(abs)，平均焊接拉力超过4n。

实施例3：

纳米银活化玻璃粉：称取20g玻璃粉溶于20ml乙二醇溶液，搅拌、超声分散，再加入0.2gagno3，室温下超声搅拌10min；

玻璃粉化学镀银：去除超声条件，反应环境温度提高到80℃，搅拌2h，得到银@玻璃粉复合粉体的悬浮液，静置沉降后，倾析法去掉上层清液，分别用去离子水和无水乙醇各清洗三次，在60℃的烘箱中烘干得到银@玻璃粉复合粉体。

将银粉、银@玻璃粉复合粉体、有机载体和掺杂剂按60:2:33.5:0.5(wt％)的比例混合，经三辊研磨机研磨至细度小于6μm的银浆，经丝网印刷到硅片上，进行烘干、红外烧结后测试其电性能，见表2，其光电转化效率比未使用银@玻璃粉复合粉体(比较例)高0.03％(abs)，平均焊接拉力超过4n。

表一

表二

表三

表一、表二、表三说明：三个实施例电池的ff和eff都比比较例高，且rs都比较低。这说明在玻璃粉上包覆一层纳米银确实降低了rs和提高了ff，并且由于纳米银的活化作用，促进了银电极烧结，获得了较高的焊接拉力。同时，相同活化条件下，延长化学镀时间，纳米银活化烧结作用明显，复合粉体低烧温条件下也可得到更可靠的银电极接触。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。