专利名称：太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能硅光电池用电子浆料，特别是涉及一种无铅电 子浆料制备方法。
背景技术：
太阳能是取之不尽，无污染、无噪音的新能源。太阳能电池是 直接将太阳能变成电能的绿色环保型可再生能源半导体器件。其电子 浆料制备多采用银浆、银铝浆、铝浆配制。铝浆具有价格便宜，电性 能稳定。铝和硅易于形成PN结，具有长波响应特性，与硅晶片或陶 瓷基片具有良好的欧姆接触特性，又具有良好的抗老化性。因此铝电 子浆料被选作硅太阳能电池的背面场的材料。
为了减少电子产品在制造使用过程中对环境的污染，国内外许多 国家都为有害物质限制使用立法。2003年欧盟发布了《电子垃圾处 理法》，其中包括了两个指令，其一《关于电子电器设备指令》；特
别是第二个指令《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害的物质指
令》即RoHS，要求出口到欧盟市场的电子产品不能含有铅、汞、镉、 聚溴联苯和聚溴二苯等六种有害物质，并且规定导电浆料中的铅含量 应小于100ppm， Cd小于5ppm， Cr小于100ppm， Hg小于2ppm，多溴联苯 /多溴二苯醚(PBB/PBDE)小于5ppm。该指令于2006年7月开始实行。 我国信息产业部颁布了《电子信息产品污染控制管理办法》，内容与 RoHS类似，该管理办法于2006年7月1日起实施。
申请人为谭富彬申请的中国专利，公开号CN1877864A，其发明 涉及了一种硅太阳能电池背场铝导电浆料组成及制备方法，其浆料中 无机粘合剂玻璃剂金属粉中包含按质量百分比氧化铅40-50%。
公知的太阳能硅光电池铝电子浆料所用无机玻璃粉一般均含铅， 浆料制作使用过程中会对环境造成污染。
发明内容
本发明是提供一种太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备 方法，该无铅电子浆料经丝网印刷、830士2。C范围内烧结在硅片上， 硅片不弯曲，不起铝珠，不起疱，无铝沟，能形成良好欧姆接触，光 电转换效率〉17.2%，组件用EVA粘结，EVA粘结剥离不起灰剥皮，达
到无铅化环保要求。
为解决以上技术问题，本发明的一种太阳能硅光电池用无铅电子 浆料组成及制备方法，其创新点在于浆料由质量百分比70 75%的 铝粉、20~25%有机粘合剂、1~5%无机玻璃粉、1~5%添加剂组成， 总量100%;所述铝粉为纯度》99. 9%、平均粒径为2 6 u m且表面覆
盖有氮化铝保护层的球形铝粉；所述有机粘合剂按质量百分比乙基纤 维素1 3%、树脂O. 5 1.5%、十六醇1 4%、 二乙二醇甲醚8 10%、 二乙二醇丁醚3 7%、松油醇70 80%、正丁醇10 20%组成，总量 100%;所述无机玻璃粉按百分比二氧化硅2 4%，硼酸50 70%，氧 化铝2 4%，氧化锑20 30%，氧化锆2 5%组成，总量100%;所述 添加剂为按质量百分比的司班35 45%，泵油55 65%组成，总量 100%。
所述的有机粘合剂按质量百分比的乙基纤维素2%、树脂1%、十
六醇2%、 二乙二醇甲醚8%、 二乙二醇丁醚4%、松油醇70%、正丁醇 13%组成。
所述的无机玻璃粉为无铅玻璃粉，由按质量百分比二氧化硅3%， 硼酸65%，氧化铝3%，氧化锑25%，氧化锆4%组成。
所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法，包括以
下步骤
A、 将组成有机粘合剂的原料溶解至固体溶完为止，得到透明的
有机粘合剂。
B、 将组成无机玻璃粉的原料充分混合均匀后，装入瓷坩埚中， 在烘箱中在一定温度下烘若干小时后，放入高温炉中，高温 熔制1 2h，水淬后烘干，再装入坩埚中用高温熔制l~2h，
水淬烘干后破碎，按氧化锆球超纯水玻璃粉=3: 2: 1 球磨至《8 u m，烘干得无机玻璃粉。 c、将所述铝粉、有机粘合剂、无机玻璃粉、添加剂混合均匀后，
用三辊研磨机研磨，得产品无铅电子浆料。 所述有机粘合剂溶解温度为90°c~i30°c。
所述无机玻璃粉在烘箱中烘干温度为11(TC 13(TC。 所述无机玻璃粉在烘箱中烘干时间为l~3h。 所述无机玻璃粉在高温炉中的温度为950°C~1200°C。 所述无机玻璃粉在坩埚中的温度为950°C~1200°C。 所述步骤C中用三辊研磨机研磨的细度为17.5 25um，粘度为
25000~30000mpa s。
本发明与公知技术相比具有的优点及积极效果
(1) 、本发明中，无机玻璃粉中的氧化锑可以提高浆料的电导性 能，氧化锆可以细化浆料的纳米晶结构；通过氧化锑和氧化锆二者共 掺改善浆料的电性能和化学稳定性能。另外，纯度在99.9%以上，粒 径为2 6um且表面是由氮气层保护的球形铝粉，能使制备的浆料不 仅满足电性能，还可以使硅片烧结后弯曲小，不起铝珠，无铝沟，铝 膜光滑。从而使浆料烧结后铝膜对基片附牢固，形成良好的欧姆接触， 提高光电转换效率。
(2) 使用司班和扩散泵油作添加剂改善浆料的过网性能。
(3) 机粘合剂中的乙基纤维素、树脂、十六醇、二乙二醇甲醚、 二乙二醇丁醚、松油醇、正丁醇分别起着有机溶剂和增稠剂的作用， 起着控制浆料的流变特性，调节浆料的粘稠度，使固体形态的导电相、 粘结相和其他作用的固体微粒混合物分散成具有流体特性的浆料，以 便于转印到基板上。
(4) 本发明在生产过程中，将无机玻璃进行二次熔制，使其所有 无机原料得到充分熔解，将其与铝粉配比后，得到该铝电子浆料，在 烧结过程中，不出现无机物结晶现象。另外，在本浆料中，降低无机 玻璃粉和增加铝粉，其作用是在于该浆料印刷在硅片，经过烧结后， 使硅片弯曲小，不起铝珠，无铝沟，铝膜光滑。从而使浆料烧结后铝 膜对基片附牢固，形成良好的欧姆接触，提高光电转换效率。
综上所述，本发明通过不同的比例配比，该无铅电子浆料经丝
网印刷、830士2。C范围内烧结在硅片上，硅片不弯曲，不起铝珠，不 起疱，无铝沟，能形成良好欧姆接触，光电转换效率>17.2%，组件 用EVA粘结，不起灰，无铝剥离现象，达到无铅化环保要求。
具体实施例方式
实例一
1 、 有机粘合剂
按质量百分比的乙基纤维素2%、树脂1%、十六醇2%、 二乙二醇 甲醚8%、 二乙二醇丁醚4%、松油醇70%、正丁醇13%组成。
2、 无机玻璃粉
无机玻璃粉为无铅玻璃粉，由按质量百分比二氧化硅3%，硼酸 65%,氧化铝3%，氧化锑25%，氧化锆4%组成。
3、 铝粉为纯度在99.9%以上，粒径为2 3um且表面是由
氮气层保护的球形铝粉。
4、 添加剂司班40%，泵油60%。
5、 制备无铅电子浆料。
铝粉73%，有机粘合剂23%，无机玻璃粉1.5%，添加剂2.5%混 合后用三辊研磨机研磨至细度为17.5 25iim，粘度为25000 30000即a's得到无铅电子浆料。
上述所得无铅电子浆料在生产线试用腐蚀前，单晶硅规格125 X125mm，厚度240陶，印刷前厚度为180陶，印刷丝网320目， 自动印刷机印刷，印刷厚度为每片用浆0.7g，烘干温度20(TC约3 分钟，烘干铝膜无脱落现象，换另一面印刷正面银浆，烘干后进
隧道炉烧结，烧结温度830士2X:，周期1.5分钟，峰值温度时间 约20秒，出炉后测电性能(平均值)，光电转换效率〉16. 8%。 用游标卡尺测定弯曲0.50-0.80mm之间。铝膜灰色、光滑、无铝
珠、无铝沟、不起疱、不掉灰，组件用EVA粘结铝膜无剥离现象，完
全达到无铅环保要求。
实例二
1、 有机粘合剂
按质量百分比的乙基纤维素1%、树脂0.5%、十六醇3%、 二乙二 醇甲醚8. 5%、 二乙二醇丁醚4%、松油醇70%、正丁醇13%组成。
2、 无机玻璃粉
无机玻璃粉为无铅玻璃粉，由按质量百分比二氧化硅2%，硼酸 63%，氧化铝4%，氧化锑26%，氧化锆5%组成。
3、 铝粉为纯度在99.9%以上，粒径为4 5um且表面是由氮
气层保护的球形铝粉。
4、 添加剂司班45%，泵油55%。
5、 制备无铅电子浆料
铝粉75%，有机粘合剂20%，无机玻璃粉2%，添加剂3%混合后 用三辊研磨机研磨至细度为17. 5 25um，粘度为25000 30000mpa' s得到无铅电子浆料。
上述所得无铅电子浆料在生产线试用单晶硅规格125X 125mra， 厚度240Wn (腐蚀前)，印刷前厚度为180,，印刷丝网320目，自动 印刷机印刷，印刷厚度为每片用浆0.7g，烘干温度28(TC约3分钟，
烘干铝膜无脱落现象，换另一面印刷正面银浆，烘干后进隧道炉烧结，
烧结温度830±2°C，周期1. 9分钟，峰值温度时间约18秒，出炉后 测电性能(平均值)，光电转换效率〉17.2%。
用游标卡尺测定弯曲0.50-0. 80腿之间。铝膜灰色、光滑、无铝 珠、无铝沟，不起疱、不掉灰，组件用EVA粘结铝膜无剥离现象，完 全达到无铅环保要求。
权利要求
1、一种太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法，其特性在于浆料由质量百分比70～75％的铝粉、20～25％有机粘合剂、1～5％无机玻璃粉、1～5％添加剂组成，总量100％；所述铝粉为纯度≥99.9％、平均粒径为2～6μm且表面覆盖有氮化铝保护层的球形铝粉；所述有机粘合剂按质量百分比乙基纤维素1～3％、树脂0.5～1.5％、十六醇1～4％、二乙二醇甲醚8～10％、二乙二醇丁醚3～7％、松油醇70～80％、正丁醇10～20％组成，总量100％；所述无机玻璃粉按百分比二氧化硅2～4％，硼酸50～70％，氧化铝2～4％，氧化锑20～30％，氧化锆2～5％组成，总量100％；所述添加剂为按质量百分比的司班35～45％，泵油55～65％组成，总量100％。
2、 根据权利要求1所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成 及制备方法，其特性在于，所述的有机粘合剂按质量百分比的 乙基纤维素2%、树脂1%、十六醇2%、 二乙二醇甲醚8%、 二乙 二醇丁醚4%、松油醇70%、正丁醇13%组成。
3、 根据权利要求1所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成 及制备方法，其特性在于所述的无机玻璃粉为无铅玻璃粉，由 按质量百分比二氧化硅3%，硼酸65%，氧化铝3%，氧化锑25%， 氧化锆4%组成。
4、 一种按权利要求1所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料组 成及制备方法，其特征在于，按以下步骤完成A、 将组成有机粘合剂的原料溶解至固体溶完为止，得到透明 的有机粘合剂；B、 将组成无机玻璃粉的原料充分混合均匀后，装入瓷坩埚中， 在烘箱中在一定温度下烘若干小时后，放入高温炉中，高温熔制1 2h，水淬后烘干，再装入坩埚中用高温熔制l~2h，水淬烘干后破碎，按氧化锆球超纯水玻璃粉=3: 2: 1 球磨至≤8 U m，烘干得无机玻璃粉； C、将所述铝粉、有机粘合剂、无机玻璃粉、添加剂混合均匀后， 用三辊研磨机研磨，得产品无铅电子浆料。
5、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制 备方法，其特征在于所述有机粘合剂溶解温度为9CTC 130。c。
6、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制备方法，其特征在于所述无机玻璃粉在烘箱中烘干温度为.-110。C 130。C。
7、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制备方法，其特征在于所述无机玻璃粉在烘箱中烘干时间为1~3h。
8、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制 备方法，其特征在于所述无机玻璃粉在高温炉中的温度为950 。C 1200。C。
9、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制备方法，其特征在于所述无机玻璃粉在坩埚中的温度为950。C 1200。C。
10、 一种按权利要求4所述的太阳能硅光电池用无铅电子浆料的制备方法，其特征在于所述步骤C中用三辊研磨机研磨的细度为17. 5~25 u m，粘度为25000 30000mpa's。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能硅光电池用无铅电子浆料组成及制备方法，浆料由质量百分比70～75％的铝粉、20～25％有机粘合剂、1～5％无机玻璃粉、1～5％添加剂经过制备后获得；所述铝粉为纯度≥99.9％、平均粒径为2～6μm且表面覆盖有氮化铝保护层的球形铝粉；同时加入有机粘合剂乙基纤维素、树脂、十六醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、松油醇、正丁醇组成；无机玻璃粉为二氧化硅，硼酸，氧化铝，氧化锑，氧化锆；添加剂为司班，泵油组成。本方法制得的产品不起灰，无铝剥离现象，达到无铅化环保要求。
文档编号H01L31/18GK101345263SQ20081019640
公开日2009年1月14日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者季福根 申请人:季福根