专利名称：一种晶体硅太阳能电池用正银浆料及其制备方法
技术领域：
本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池用正银浆料及其制备方法。
背景技术：
太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术，成为世界各国竞相研究应用的热点。最近10年以每年平均30 %的速度递增。太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，市场份额达90%，大面积商品化太阳电池效率可达到18-19%。 目前的光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。太阳能电池银浆是制造太阳能电池的主要原料之一，太阳能电池银浆制备技术是高效低成本太阳能电池的关键技术。目前市场上太阳能电池银浆基本上被美国DUPANT、美国FERRO和德国HEREAUS三家公司垄断。目前国内太阳能电池所用银浆基本全部靠进口， 对外依存度很高，严重制约了国产光伏产业的发展和壮大。银浆的重要性不断提高，根据目前的技术水平，正银浆料需求量为70Kg/mw，2010 年正银市场达百亿元，2015年这一市场将达400亿以上。由于中国是目前太阳能电池硅片的主要产地，这对国内的正银浆料的产销将是一个重要的突破口。太阳能电池行业使用的银浆印刷在硅片正面，作为电极使用，其质量直接影响到电池片的效率。银浆必须要求粘度、流平性、触变性极佳，具有优异的丝网印刷性能，制备的电极和栅线高宽比大、光滑度和平整度高，确保厚膜不断线、不堆积、无瑕疵，适用于单 (多)晶硅太阳能电池正面电极和栅线厚膜的高速、高分辨率的丝网印刷工艺要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够以理想的形状印刷在硅片受光面、并且附着力强的可用于丝网印刷的晶体硅太阳能电池正电场银浆及其制备方法。为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下一种晶体硅太阳能电池用正银浆料，由重量百分比为15% -35%的超细球状银粉、重量百分比为30% -70%的片状银粉、 重量百分比为8% -35%的有机载体、重量百分比为-10%的粘接料、重量百分比为 5% -15%的溶剂、及重量百分比为0. 5% -2%的分散剂为原料制备而成。优选的，所述超细球状银粉的平均粒径范围为0. 2-1微米；所述片状银粉的平均粒径范围为3-10微米。优选的，所述载体由重量百分比为10% -30%的乙基纤维素树脂加入至 70% -90%有机溶剂中制得；所述有机溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。优选的，所述粘接料由质量百分比为30-55%的Bi2O3、质量百分比为20_25%的化03、质量百分比为0-4%的Al2O3、质量百分比为0. 5-4%的SiO2、质量百分比为0_4%的CaO、质量百分比为0-4%的TiO2、质量百分比为0-3%的NiO、质量百分比为0_3%的Ni02、 质量百分比为15-30%的&ι0、及质量百分比为0-45%的I^bO为原料制得。优选的，所述溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。优选的，所述的溶剂由邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁脂、己二酸二辛酯、石油醚中的一种或几种以任意比例混合制得；所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、微晶石蜡的一种或几种。本发明还提供一种晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，其特征在于所述的制备方法按照以下步骤进行步骤1)制备粘接料称取质量百分比为30-55%的Bi2O3、质量百分比为20_25% 的化03、质量百分比为0-4%的Al2O3、质量百分比为0. 5-4%的SiO2、质量百分比为0-4%的 CaO、质量百分比为0-4%的TiO2、质量百分比为0-3%的NiO、质量百分比为0_3%的Ni02、 质量百分比为15-30%的&ι0、及质量百分比为0-45%的I^bO ；将称量好的上述原料混合均勻后置于高温炉加热，温度控制在900-1200°C，保温时间为30-60分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至0. 5-2微米，200-400目过筛备用；步骤2)制备有机载体将乙基纤维素树脂按重量百分比10% 30%加入到 70% 90%的有机溶剂中，在温度75°C 100°C的恒温水槽中溶解完全，过滤得有机载体；步骤3)将平均粒径范围0.2-1微米超细球状银粉按重量百分比15%-35%、 平均粒径范围3-10微米的片状银粉按重量百分比30% _70%、有机载体按重量百分比的 8% 35%、粘结料重量百分比的 10%、溶剂按重量百分比的5% 15%、分散剂 0. 5 2%在行星式或其它搅拌机里混合均勻，再在三辊机上分散至10 μ m以下，即可制成晶体硅太阳能电池正电场银浆。所述制成的晶体硅太阳能电池银浆的最大细度< 15微米、平均细度< 10微米；固体含量为45-85% ；粘度为150-400kcps ；烧结温度为550_760°C。本发明采用片状银粉和球状银粉相结合的办法，通过片银来提高其触变性的同时，使用球状微银粉增强了烧结时银浆同硅片正面的结合，浆料在烧结过程中能有效穿透氮化硅减反射层，在优化的掺杂相作用下，使得电池电极和栅线与硅基具有良好的欧姆接触特性，浆料能够以理想的形状印刷在硅片受光面，并且附着力得到提高。采用本发明制备的晶体硅太阳能电池银浆，其浆料最大细度< 15微米，平均细度 ^ 10 微米，固体含量 45-85%，粘度 150-400kcps(BR00KFIELD DV-II 粘度计+14# 转子， 10RPM)，Τ. I. (5RPM/50RPM) > 5. 2，烧结温度550-7600C0使用该正银银浆料印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。
具体实施例方式实施例1一种晶体硅太阳能电池用正银浆料，其由重量百分比为15%的超细球状银粉、重量百分比为70%的片状银粉、重量百分比为10%的有机载体、重量百分比为的粘接料、 重量百分比为5%的溶剂、及重量百分比为0. 5%的分散剂为原料制备而成。超细球状银粉的平均粒径范围为0. 2-1微米，片状银粉的平均粒径范围为3-10微米。载体由重量百分比为10%的乙基纤维素树脂加入至90%有机溶剂中制得。所述有机溶剂为按重量百分比50%的丁基卡必醇和50%的丙二醇甲醚醋酸酯的混合液。粘接料由质量百分比为45%的Bi2O3、质量百分比为25%的B2O3、质量百分比为 4%的Al2O3、质量百分比为的SiO2、质量百分比为1%的010、质量百分比为2(%的1102、 及质量百分比为22%的ZnO为原料制得。溶剂为邻苯二甲酸二辛脂，所述分散剂为聚乙烯蜡。本实施例的晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，按照以下步骤进行步骤1)制备粘接料按照玻璃粘结剂的原料组成及其质量百分比称重Bi2O3 45% ；ZnO 22% ；B2O3 25% ；Al2O3 4% ；SiO2 1% ；CaO 1% ；TiO2 2%。将称量好的上述原料混合均勻后置于高温炉加热，温度控制在1200°C，保温时间为30分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至0. 5-2微米，200目过筛备用。这样制得的玻璃粉不含此、Cd、Hg、Cr (VI)等有害物质。步骤幻制备有机载体将乙基纤维素树脂按重量百分比10%加入到90%的有机溶剂中，在温度75°C的恒温水槽中溶解完全，过滤得有机载体。步骤幻将平均粒径范围0. 2-1微米超细球状银粉按重量百分比15%、平均粒径范围3-10微米的片状银粉按重量百分比70%、有机载体按重量百分比的10%、粘结料重量百分比的1%、溶剂按重量百分比的5%、分散剂0. 5%在行星式或其它搅拌机里混合均勻， 再在三辊机上分散至10 μ m以下，即可制成晶体硅太阳能电池正电场银浆。实施例2一种晶体硅太阳能电池用正银浆料，其由重量百分比为35%的超细球状银粉、重量百分比为30%的片状银粉、重量百分比为15%的有机载体、重量百分比为5%的粘接料、 重量百分比为13%的溶剂、及重量百分比为2%的分散剂为原料制备而成。超细球状银粉的平均粒径范围为0. 2-1微米；所述片状银粉的平均粒径范围为 3-10微米。载体由重量百分比为30%的乙基纤维素树脂加入至70%有机溶剂中制得。所述有机溶剂包括按重量百分比丙二醇甲醚醋酸酯10%、乙二醇乙醚50%、乙二醇单丁醚醋酸酯30%、石油醚5%、松节油5%的混合物。粘接料由质量百分比为55%的Bi2O3、质量百分比为22%的B2O3、质量百分比为 1 %的SiO2、质量百分比为0. 5 %的TiO2、质量百分比为1 %的NiO、质量百分比为0. 5 %的 NiO2、及质量百分比为20%的ZnO为原料制得。溶剂由重量百分比为13%邻苯二甲酸二辛脂、20%邻苯二甲酸二丁脂、50%己二酸二辛酯、17%石油醚中的混合液。分散剂按重量百分比聚乙烯蜡30%、硬脂酸锌50%、 微晶石蜡20%的混合物。本实施例的晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，按照以下步骤进行步骤1)制备粘接料按照粘结料的原料组成及其质量百分比称重Bi2O3 55% ；B2O3 22% ；SiO2 1% ；TiO2 0. 5% ；NiO 1% ；NiO2 0. 5% ；ZnO 20%。将称量好的上述原料混合均勻后置于高温炉加热，温度控制在900°C，保温时间为60分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至0. 5-2微米，400目过筛备用。步骤幻制备有机载体将乙基纤维素树脂按重量百分比30%加入到70%的有机溶剂中，在温度100°c的恒温水槽中溶解完全，过滤得有机载体。步骤幻将平均粒径范围0. 2-1微米超细球状银粉按重量百分比35%、平均粒径范围3-10微米的片状银粉按重量百分比30%、有机载体按重量百分比的15%、粘结料重量百分比的5%、溶剂按重量百分比的13%、分散剂2%在行星式或其它搅拌机里混合均勻， 再在三辊机上分散至10 μ m以下，即可制成晶体硅太阳能电池正电场银浆。实施例3晶体硅太阳能电池用正银浆料，其由重量百分比为25%的超细球状银粉、重量百分比为50的片状银粉、重量百分比为12%的有机载体、重量百分比为2. 5%的粘接料、重量百分比为10%的溶剂、及重量百分比为0. 5%的分散剂为原料制备而成。超细球状银粉的平均粒径范围为0. 2-1微米；片状银粉的平均粒径范围为3-10微米。载体由重量百分比为20%的乙基纤维素树脂加入至80%有机溶剂中制得。有机溶剂为乙二醇单丁醚醋酸酯。粘接料由质量百分比为40%的Bi2O3、质量百分比为25%的B2O3、质量百分比为 0. 5%的Al2O3、质量百分比为的SiO2、质量百分比为0. 5%的CaO、质量百分比为的 TiO2、质量百分比为2%的NiO2、质量百分比为15%的&10、及质量百分比为15%的I^bO为原料制得。溶剂为重量百分比为55%的邻苯二甲酸二辛脂和重量百分比为45%的石油醚的混合液；所述分散剂为硬脂酸锌。本实施例的晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，按照以下步骤进行步骤1)制备粘接料按照粘结料的原料组成及其质量百分比称重Bi2O3 40% ；B2O3 25% ；Al2O3 0. 5% ；SiO2 1% ；CaO 0. 5% ；TiO2 1% ；NiO2 2% ；ZnO 15% ；PbO 15%。将称量好的上述原料混合均勻后置于高温炉加热，温度控制在1000°C，保温时间为50分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至0. 5-2微米，300目过筛步骤幻制备有机载体将乙基纤维素树脂按重量百分比20%加入到80%的有机溶剂中，在温度95°C的恒温水槽中溶解完全，过滤得有机载体。步骤幻将平均粒径范围0. 2-1微米超细球状银粉按重量百分比25%、平均粒径范围3-10微米的片状银粉按重量百分比50%、有机载体按重量百分比的12%、粘结料重量百分比的2. 5%、溶剂按重量百分比的10%、分散剂0. 5%在行星式或其它搅拌机里混合均勻，再在三辊机上分散至10 μ m以下，即可制成晶体硅太阳能电池正电场银浆。实施例4在本实施例中晶体硅太阳能电池用正银浆料由重量百分比为35%的超细球状银粉、重量百分比为41%的片状银粉、重量百分比为8%的有机载体、重量百分比为10%的粘接料、重量百分比为5%的溶剂、及重量百分比为的分散剂为原料制备而成。所述载体、粘接料、与溶剂的成分与实施例2中的成分一致。在此不做详细描述。本实施例中的晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法与前述实施例2 —致，差别仅在于步骤3)中的各组成原料的成分不一样。实施例5在本实施例中晶体硅太阳能电池用正银浆料由重量百分比为15%的超细球状银粉、重量百分比为30%的片状银粉、重量百分比为35%的有机载体、重量百分比为4%的粘接料、重量百分比为15%的溶剂、及重量百分比为的分散剂为原料制备而成。所述载体、粘接料、与溶剂的成分与实施例3中的成分一致。在此不做详细描述。本实施例中的晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法与前述实施例3 —致，差别仅在于步骤3)中的各组成原料的成分不一样。采用本发明制备的晶体硅太阳能电池银浆，其浆料最大细度< 15微米，平均细度 ^ 10 微米，固体含量 45-85%，粘度 150-400kcps(BR00KFIELD DV-II 粘度计+14# 转子， 10RPM)，Τ. I. (5RPM/50RPM) > 5. 2，烧结温度550_760°C。使用该正银银浆料印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。以上所述非本发明的全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于由重量百分比为15% -35%的超细球状银粉、重量百分比为30% -70%的片状银粉、重量百分比为8% -35%的有机载体、重量百分比为-10%的粘接料、重量百分比为5% -15%的溶剂、及重量百分比为 0. 5% -2%的分散剂为原料制备而成。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于所述超细球状银粉的平均粒径范围为0. 2-1微米；所述片状银粉的平均粒径范围为3-10微米。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于所述载体由重量百分比为10% -30%的乙基纤维素树脂加入至70% -90%有机溶剂中制得；所述有机溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于所述粘接料由质量百分比为30-55%的Bi2O3、质量百分比为20-25%的化03、质量百分比为0-4%的A1203、 质量百分比为0. 5-4%的SiO2、质量百分比为0-4%的CaO、质量百分比为0_4%的TiO2、质量百分比为0-3%的NiO、质量百分比为0-3%的NiO2、质量百分比为15-30%的&ι0、及质量百分比为0-45%的I^bO为原料制得。
5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于所述溶剂包括丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用正银浆料，其特征在于所述的溶剂由邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁脂、己二酸二辛酯、石油醚中的一种或几种以任意比例混合制得；所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、微晶石蜡的一种或几种。
7.一种晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，其特征在于所述的制备方法按照以下步骤进行步骤1)制备粘接料称取质量百分比为30-55%的Bi2O3、质量百分比为20-25%的化03、质量百分比为0-4%的Al2O3、质量百分比为0. 5-4%的SiO2、质量百分比为0_4%的 CaO、质量百分比为0-4%的TiO2、质量百分比为0-3%的NiO、质量百分比为0_3%的Ni02、 质量百分比为15-30%的&ι0、及质量百分比为0-45%的I^bO ；将称量好的上述原料混合均勻后置于高温炉加热，温度控制在900-1200°C，保温时间为30-60分钟，将熔化后的玻璃粉末颗粒使用去离子水淬火后，球磨至0. 5-2微米，200-400目过筛备用；步骤2、制备有机载体将乙基纤维素树脂按重量百分比10% 30%加入到70% 90%的有机溶剂中，在温度75°C 100°C的恒温水槽中溶解完全，过滤得有机载体；步骤幻将平均粒径范围0. 2-1微米超细球状银粉按重量百分比15% -35%、平均粒径范围3-10微米的片状银粉按重量百分比30% -70%、有机载体按重量百分比的8% 35%、粘结料重量百分比的 10%、溶剂按重量百分比的5% 15%、分散剂0. 5 2% 在行星式或其它搅拌机里混合均勻，再在三辊机上分散至10 μ m以下，即可制成晶体硅太阳能电池正电场银浆。
8.根据权利要求7所述的一种晶体硅太阳能电池用正银浆料的制备方法，其特征在于所述制成的晶体硅太阳能电池银浆的最大细度< 15微米、平均细度< 10微米；固体含量为45-85% ；粘度为150-400kcps ；烧结温度为550_760°C。
全文摘要
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池用正银浆料及其制备方法，该浆料由重量百分比为15％-35％的超细球状银粉、重量百分比为30％-70％的片状银粉、重量百分比为8％-35％的有机载体、重量百分比为1％-10％的粘接料、重量百分比为5％-15％的溶剂、及重量百分比为0.5％-2％的分散剂为原料制备而成。本发明所述的浆料能够以理想的形状印刷在硅片受光面、并且附着力强。
文档编号H01B1/22GK102262916SQ201110201638
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者李驰 申请人:彩虹集团公司