一种N型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂及其制备方法。

背景技术：

1、自太阳能电池诞生以来，晶体硅太阳能电池得到了广泛的应用，其转换效率不断提升，生产成本持续下降。目前，晶体硅太阳能电池占太阳能电池全球市场总额的80％以上，晶体硅电池片的产线转换效率目前已突破20％，全球年新增装机容量约50gw且增速明显，与火力发电的度电成本不断缩小，在未来几年有望与之持平。晶体硅太阳能电池作为一种清洁能源在改变能源结构、缓解环境压力等方面的重要作用日益凸显。

2、按基材的掺杂类型，晶体硅太阳能电池分为p型晶体硅太阳能电池和n型晶体硅太阳能电池。与p型晶体硅太阳能电池相比，n型晶体硅太阳能电池具有更高的转换效率和杂质容忍度，且基本上无光致衰减。由于n型晶体硅比p型晶体硅具有更长的少子寿命，所以n型晶硅电池通常可以做成双面perc电池以增加电池的输出功率，增加值一般在20％以上。

3、双面perc太阳能电池是一类特殊的晶硅太阳电池，它的主要特征是在太阳电池的正面和背面上在银浆的基础上都额外镀了一层或多层的钝化膜结构，背表面介质膜钝化，采用局域金属接触，大大降低被表面复合速度，同时提升了背表面的光反射。背面银浆的组成主要包括高纯度银粉、无机玻璃粉、有机粘合剂及其他添加剂。太阳能电池的背面银浆的印刷性能主要由浆料中的有机粘合剂决定，有机粘合剂作为一种载体，使贮存状态下银浆中的银粉、玻璃粉、添加剂等易团聚的固体粉末均匀分布，保持悬浮状态，印刷时使银浆浆料均匀涂布于硅片背面，并保证印刷厚度的一致性，干燥后将银粉及玻璃粉附着于硅片上而不脱落，烧结后被碳化，遗留无机粘合剂将银膜与硅基体粘合。

4、但现有技术中的有机粘合剂用于背面银浆时会破坏背表面钝化膜结构，并且粘合强度不足，烧结后碳化的有机粘合剂会影响电极电阻，从而影响太阳能电池的光电转化效率。

5、因此，目前亟需一种用于n型晶体硅太阳能电池的背面银浆的稳定性强不会破坏背表面钝化膜结构，粘合强度高且可以降低背面电极电阻的有机粘合剂。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种稳定性强不会破坏背表面钝化膜结构，粘合强度高且可以降低背面电极电阻的n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂及其制备方法。

2、技术方案：

3、一种n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，包含改性醋酸丁酸纤维素、丙烯酸树脂、触变剂、分散剂和有机溶剂；

4、所述改性醋酸丁酸纤维素通过乳液聚合的方法，将烯丙基三苯基硅烷接枝于醋酸丁酸纤维素分子内部。

5、进一步地，所述改性醋酸丁酸纤维素通过以下步骤制备：

6、(1)在反应器中加入保护胶、醋酸丁酸纤维素和水搅拌溶解成均一溶液后加入乳化剂，加热至50-60℃，转速为500-800r/min快速搅拌10-20分钟后，超声分散30-40分钟制得预乳液；

7、(2)在保护气保护下向反应器中加入水和烯丙基三苯基硅烷，加热至90-95℃搅拌溶解后降温至80-85℃加入预乳液和引发剂，搅拌、恒温反应5-6小时后降温、过滤，制得固体即为所述改性醋酸丁酸纤维素。

8、所述改性醋酸丁酸纤维素，通过乳液聚合的方法在引发剂过二硫酸盐的作用下使烯丙基三苯基硅烷接枝于醋酸丁酸纤维素的羟基位点，以三苯基硅烷替换醋酸丁酸纤维素的活性基团，降低了其对钝化膜的损耗和影响。其结构稳定、粘合强度高并且分散性好，贮存状态下能使其中的固体粉末成分具有好的分散性或悬浮性，干燥后可以使固体粉末有好的粘合强度。并且所述改性醋酸丁酸纤维素经过烧结后残碳中含有硅元素，可以均匀分散于太阳能电池背面电极的银层与硅层之间，互相链接形成网络状结构，减少了残碳对电极电阻的影响。

9、进一步地，所述步骤(1)中保护胶选自聚丙烯酸钠、阿拉伯树胶或聚环氧乙烷中的至少一种。

10、通过在乳液聚合过程中添加保护胶，可以增强乳液的稳定性调节乳液粘度，可以阻止乳胶粒子间的相互碰撞，使乳液聚合可以制得改性醋酸丁酸纤维素均聚体。

11、进一步地，所述步骤(1)中乳化剂选自十二烷基硫酸钠或辛基酚聚氧乙烯基醚中的至少一种。

12、进一步地，所述步骤(2)中引发剂选自过二硫酸钠或过二硫酸钾中的一种。

13、进一步地，所述醋酸丁酸纤维素、烯丙基三苯基硅烷、保护胶和乳化剂的质量比为(1.5-2)：(0.5-1)：(0.5-0.7)：(1-1.5)。

14、进一步地，所述触变剂选自聚脲类触变剂或气相二氧化硅中的一种；所述分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠或甲基戊醇中的一种。

15、进一步地，所述有机溶剂选自乙酰柠檬酸三丁酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、尼龙酸甲酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、三丙二醇丁醚、己二酸二甲酯或己二酸二乙酯中的一种。

16、进一步地，所述各组分的重量份数为：

17、

18、本发明另一方面还提供上述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

19、(1)将有机溶剂加入到反应釜中，加热使釜内温度为40-60℃，转速为400-600r/min保温搅拌30-50分钟；

20、(2)加入改性醋酸丁酸纤维素和丙烯酸树脂，调节温度为60-80℃，转速为600-1000r/min保温搅拌1-2小时；

21、(3)降温至50-55℃，再加入触变剂、分散剂，保温30-50分钟，出料，即可制得所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂。

22、有益效果：

23、(1)本发明提供的n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂中添加改性醋酸丁酸纤维素，通过乳液聚合的方法在引发剂过二硫酸盐的作用下使烯丙基三苯基硅烷接枝于醋酸丁酸纤维素的羟基位点，以三苯基硅烷替换醋酸丁酸纤维素的活性基团，降低了其对钝化膜的损耗和影响。

24、(2)本发明提供的n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂中添加改性醋酸丁酸纤维素，通过乳液聚合制成均聚的改性醋酸丁酸纤维素，其结构稳定、粘合强度高并且分散性好，贮存状态下能使其中的固体粉末成分具有好的分散性或悬浮性，干燥后可以使固体粉末有好的粘合强度。

25、(3)本发明提供的n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂中添加改性醋酸丁酸纤维素，其经过烧结后残碳中含有硅元素，可以均匀分散于太阳能电池背面电极的银层与硅层之间，互相链接形成网络状结构，增强银浆中的导电成分的分散性，使其均匀分布于硅层表面，从而减少残碳对电极电阻的影响，进而降低栅线电阻、提高光电转化效率。

技术特征：

1.一种n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，包含改性醋酸丁酸纤维素、丙烯酸树脂、触变剂、分散剂和有机溶剂；

2.根据权利要求1所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述改性醋酸丁酸纤维素通过以下步骤制备：

3.根据权利要求2所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述步骤（1）中保护胶选自聚丙烯酸钠、阿拉伯树胶或聚环氧乙烷中的至少一种。

4.根据权利要求2所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述步骤（1）中乳化剂选自十二烷基硫酸钠或辛基酚聚氧乙烯基醚中的至少一种。

5.根据权利要求2所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述步骤（2）中引发剂选自过二硫酸钠或过二硫酸钾中的一种。

6.根据权利要求2所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述醋酸丁酸纤维素、烯丙基三苯基硅烷、保护胶和乳化剂的质量比为（1.5-2）：（0.5-1）：（0.5-0.7）：（1-1.5）。

7.根据权利要求1所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述触变剂选自聚脲类触变剂或气相二氧化硅中的一种；所述分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠或甲基戊醇中的一种。

8.根据权利要求1所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述有机溶剂选自乙酰柠檬酸三丁酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、尼龙酸甲酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、三丙二醇丁醚、己二酸二甲酯或己二酸二乙酯中的一种。

9.根据权利要求1所述的n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂，其特征在于，所述各组分的重量份数为：

10.权利要求1-9任意一项所述n型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种N型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂及其制备方法。其包含改性醋酸丁酸纤维素、丙烯酸树脂、触变剂、分散剂和有机溶剂。本发明提供的改性醋酸丁酸纤维素通过乳液聚合的方法，将烯丙基三苯基硅烷接枝于醋酸丁酸纤维素分子内部。本发明提供的N型晶体硅太阳能电池的背面银浆用有机粘合剂稳定性强不会破坏背表面钝化膜结构，粘合强度高且可以降低背面电极电阻。

技术研发人员：张耿,徐洋,吴磊磊
受保护的技术使用者：南通艾盛新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13