一种宽温度窗口玻璃粉及其制备方法和应用与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种宽温度窗口玻璃粉及其制备方法和应用。

背景技术：

1、能源转型已成为共识，光伏赛道兼具确定性及成长性。n型电池技术激战正酣，其主流之势也正在明朗，其中topcon电池技术成为n型电池技术的重要方向之一。topcon电池技术，最早是由德国fraunhofer太阳能研究所在2014年提出的一种新型钝化接触太阳能电池。从结构上来看，topcon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(tunneloxide passivated contact，1-2nm)，然后再沉积一层掺杂硅薄层(60-100nm)，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。

2、相比perc电池，超薄的氧化硅层利用量子隧穿效应，可以在电极不接触硅片的情况下完成电流传输，降低电极处复合造成的效率损失，从而赋予topcon电池较高的极限效率和转换效率。topcon电池理论极限效率高达28.7％，是最接近晶体硅太阳电池理论极限效率(29.43％)的技术，远高于perc(24.5％)，具有非常大的研发潜力。目前，topcon电池最高实验室效率为26.70％，最高量产转换效率为25.62％，提效潜力足。

3、目前，n型topcon电池背面细栅导电银浆是由银粉、玻璃粉及有机载体组成的。其中，玻璃粉是保证银浆能够实现银硅欧姆接触的关键组分。金属化过程中，玻璃粉的腐蚀性很重要，若对sinx层蚀刻不彻底，就不能形成良好的欧姆接触；若腐蚀太过，则会导致p-n结的击穿，最终就会影响电池片整体的电性能。而这就取决于玻璃粉的体系构成，包括元素组成及各组分比例等，保证在形成良好的欧姆接触的同时，能够较好地平衡金属复合。此外，烧温窗口较宽的玻璃粉能够更好地调节银粉烧结致密化过程，得到良好的欧姆接触，也更符合目前主流需求。

4、中国专利cn 115836032 a公开了玻璃料以及制备方法、导电浆料以及制备方法，玻璃料按氧化物摩尔百分比计含有以下组分：20～49％pbo、10～30％sio2、15～35％b2 o3、5～15％zno、0～10％第一碱土金属氧化物、0.1～5％碱金属氧化物，然而其烧结峰值温度局限于725℃、740℃，其在700℃左右低温烧结无法保证稳定性，高温烧结不利于电池片的产品质量和成本控制。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种较大程度平衡接触电阻与金属复合且宽温度窗口的n型topcon电池背面细栅银浆用玻璃粉。

2、本发明的第一个方面提供了一种宽温度窗口玻璃粉，按重量份计，制备原料包括：pbo 15-70份，teo2 10-70份，bi2o3 5-45份，zno 0.1-8份，wo3 3-30份，sio2 5-20份，cuo 1-10份，li2o 5-25份。

3、在一些实施方式中，按重量份计，制备原料包括：pbo 20-62份，teo2 15-50份，bi2o3 5-32份，zno 0.1-6份，wo3 5-20份，sio2 5-15份，cuo 1-5份，li2o5-16份。

4、本发明中，采用pbo、teo2和bi2o3作为该玻璃体系的主体氧化物，属于高碲低锌玻璃体系。发明人发现，在本体系中，特定含量的pbo能显著降低玻璃粉的软化温度，且使得玻璃粉与基体材料有较好的浸润性，增强溶银能力；teo2的添加能够降低玻璃体系熔点，与si蚀刻反应能力强，提高玻璃粉的反应活性；适量bi2o3的添加还能够显著降低玻璃黏度，使其流动性增强。

5、此外，发明人还发现，适量zno的加入可降低玻璃软化点，使玻璃在熔化时具有适当的流动性，降低玻璃的热膨胀系数；适量wo3的加入可增强玻璃结构的稳定性，且可降低玻璃粘度，与其它组分浸润性较好；sio2作为网络形成体，使玻璃的网络结构更加稳固，增加玻璃的化学稳定性和热稳定性，同时可适当提高玻璃的粘度和表面张力；cuo可适当提升玻璃的软化温度，弥补玻璃粉在高温区粘度低的问题，确保在高温阶段也能较好地助烧银层；本体系内加入一定量的li+可以提高玻璃整体的化学稳定性、加速玻璃在高温熔融时熔化，这可能是因为li+离子半径小，电场强度大，同其他成分的协同作用更强。

6、在一些实施方式中，所述玻璃粉的粒度d50为1.0-5.0μm。

7、在一些实施方式中，所述玻璃粉的粒度d50为1.0-3.5μm。

8、在一些实施方式中，所述玻璃粉的粒度d50为1.3-2.6μm。

9、本发明的第二个方面提供了一种宽温度窗口玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

10、t1、在坩埚中加入玻璃粉的制备原料，混匀；

11、t2、将坩埚置于炉温为900-1250℃的烧结炉中，保温30-60min，得到玻璃液，迅速冷却后，得到玻璃渣或玻璃碎片；

12、t3、将玻璃渣或玻璃碎片进行球磨或粉碎，得到玻璃粉成品。

13、本发明所述的坩埚可选择但不限于氧化铝坩埚、石英坩埚或白金坩埚中的一种。

14、本发明所述的冷却的工艺可选择但不限于置于冷水中水淬或不锈钢对辊机中干淬中的一种。

15、本发明所述的球磨或粉碎工艺可选择但不限于干法及湿法球磨组合或气流磨中的一种。

16、本发明的第三个方面提供了宽温度窗口玻璃粉在制备n型topcon电池背面细栅银浆中的应用。

17、在一些实施方式中，经银浆印刷后的电池可经过700-780℃烧温窗口进行烧结。

18、本发明的第四个方面提供了一种导电银浆，制备原料包括玻璃粉。

19、在一些实施方式中，所述玻璃粉在导电银浆中的添加量为1-5wt％。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1.本发明所制备的宽温度窗口玻璃粉经试验验证能够较大程度平衡接触电阻率与金属复合。

22、2.通过以pbo-teo2-bi2o3为主和zno-wo3-sio2-cuo-li2o为辅形成高碲低锌玻璃体系，该体系在较宽的高温烧结温度下玻璃粉的熔融状态较好，有利于形成良好的欧姆接触。

23、3.经大量实验证实，含有本发明所制备的玻璃粉的银浆在700-780℃温度范围内进行烧结，其质量稳定性良好，相比于现有技术，尤其是在700℃左右的低温进行烧结时，其具有更宽的温度窗口和更高的稳定性。

24、4.通过特定含量的zno、wo3、sio2和li2o的加入，不仅可以降低玻璃软化点，还可降低玻璃粘度，增强组分之间的浸润性。

25、5.本发明的制备工艺简单，原料易得，成本较低，适用于工业化生产，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种宽温度窗口玻璃粉，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：pbo15-70份，teo210-70份，bi2o3 5-45份，zno 0.1-8份，wo3 3-30份，sio2 5-20份，cuo 1-10份，li2o 5-25份。

2.根据权利要求1所述的宽温度窗口玻璃粉，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：pbo 20-62份，teo2 15-50份，bi2o3 5-32份，zno 0.1-6份，wo35-20份，sio2 5-15份，cuo 1-5份，li2o 5-16份。

3.根据权利要求1-2任一项所述的宽温度窗口玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉的粒度d50为1.0-5.0μm。

4.根据权利要求1-2任一项所述的宽温度窗口玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉的粒度d50为1.0-3.5μm。

5.根据权利要求1-2任一项所述的宽温度窗口玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉的粒度d50为1.3-2.6μm。

6.一种根据权利要求1-2任一项所述的宽温度窗口玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.一种权利要求1-2任一项所述的宽温度窗口玻璃粉在制备n型topcon电池背面细栅银浆中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，经银浆印刷后的电池可经过700-780℃烧温窗口进行烧结。

9.一种导电银浆，其特征在于，制备原料包括权利要求1-2任一项所述的玻璃粉。

10.根据权利要求9所述的导电银浆，其特征在于，所述玻璃粉在导电银浆中的添加量为1-5wt％。

技术总结
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种宽温度窗口玻璃粉及其制备方法和应用，按重量份计，制备原料包括：PbO 15‑70份，TeO2 10‑70份，Bi2O35‑45份，ZnO 0.1‑8份，WO3 3‑30份，SiO2 5‑20份，CuO 1‑10份，Li2O 5‑25份。本发明所制备的宽温度窗口玻璃粉经试验验证能够较大程度平衡接触电阻率与金属复合，通过以PbO‑TeO2‑Bi2O3为主和ZnO‑WO3‑SiO2‑CuO‑Li2O为辅形成高碲低锌玻璃体系，该体系在较宽的高温烧结温度下玻璃粉的熔融状态较好，有利于形成良好的欧姆接触。

技术研发人员：黄良辉,邵紫雅,刘家敬,曾文
受保护的技术使用者：广东南海启明光大科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16