专利名称：无铅太阳能电池正面电极用导电银浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无铅太阳能电池正面电极用导电银浆及其制备方法，属于太阳能电池导电浆料制备技术领域。
背景技术：
太阳能电池的导电银浆由银粉、玻璃粘合剂、有机溶剂等原材料按不同配比制备而成，其中银粉作为导电介质；玻璃粘合剂在高温烧结时熔化，在银粉和硅基底之间形成欧姆接触；有机溶剂主要起分散和包裹的作用，将银粉颗粒均匀的
包裹起来，使得导电银浆中的银粉不容易产生沉淀和氧化。 目前太阳能电池导电银浆所采用的玻璃粘结剂是一种Bi-Si-Pb玻璃混合粉末，这种玻璃粉虽然具有软化温度低，电性能稳定等优点，但是该体系含铅比例较高，对环境的污染较大，不符合环保要求。在太阳能电池日益普及的情况下，含铅太阳能电池导电银浆的使用已受到限制，不久将逐渐淘汰，必须研制高导电性能的环保导电银浆，以满足大规模太阳能电池生产需求。目前技术银浆中的银粉的含量高于70%以上，生产成本比较高，降低银浆成本是银浆是降低太阳能电池片成本的一个重要环节，也能够让太阳能电池更具有市场优势；另外在现有的银浆中使用银粉的粒径基本上是一致的，这样若银粉粒径过大，丝网印刷会出现裂纹，而且会增大接触电阻，若银粉粒径过小，银粉会出现团聚问题，影响银粉分布的均匀性，因此有必要对银粉的粒径进行有效调控。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无铅太阳能电池正面电极用导电银浆及其制备方法，在满足太阳能电池电性能的前提下，使太阳能电池符合国际市场对太阳能电池的环保环保要求，同时降低银浆生产成本，使太阳能电池更具有市场优势。为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下
无铅太阳能电池正面电极用导电银浆由A、B两部分浆料等比例混合球磨而成，其两部分组成原料的重量份为
A浆料
1-5口111银粉40-50、30-6011111银粉10-15、61-9011111银粉10-15、玻璃粉4 8-12、有机载体A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、SiO2 10-20、BaO 5-10,Al2O3 2-8、TiO2 2-5、SnO2 1-5、Na2O 1_5，所述的有机载体A由下列重量份的原料制成聚乙二醇30-40、丙二醇单丁醚15-20、乙稀乙二醇醚10-20、羟并集纤维素5_10、三氟乙酸银
2-5、添加剂1-5 ；
B浆料
1-5口111铝粉5-10、61-9011111铝粉5-10、玻璃粉B 3-6、有机载体B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成Si02 10-20、B2O3 5-10、Ba05_8、MgO 2-5、AgO2 2-5、Li2O 1-5、Co2O3 1-3，所述的有机载体B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、柠檬酸单丁酯5-10、三乙醇胺5-10、环氧树脂2-5、添加剂0-3。无铅太阳能电池正面电极用导电银浆的制备方法，包括以下步骤
(1)玻璃粉A的制备
按配方组成称取各原料，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至200-30(TC，保温20-30min，再加热至1200-130(TC，保温熔融80-90 min,然后用去离水淬火后研磨，过200-300目筛,冷却，再在600-700°C保温5_6小时,然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到1-5 μ m玻璃粉、5-10 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分别用20-30%盐酸浸泡1_2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用；
(2)玻璃粉B的制备 按配方组成称取各原料，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至200-30(TC，保温20-30min，再加热至1200-130(TC，保温熔融80-90 min,然后用去离水淬火后研磨，过200-300目筛,冷却，再在600-700°C保温5_6小时,然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到1-5 μ m玻璃粉、5-10 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分别用20-30%盐酸浸泡1-2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用；
(3)有机载体A的制备
按配方配比将聚乙二醇、丙二醇单丁醚、乙稀乙二醇醚混匀，在80-110°C下，依次加入羟并集纤维素、三氟乙酸银、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(4)有机载体B的制备
按配方配比将丁基卡必醇、柠檬酸单丁酯、三乙醇胺混匀，在80-110°C下，依次加入环氧树脂、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(5)A浆料的制备
将步骤(I)所制得的不同粒径的玻璃粉A加入步骤(3)所制得的有机载体A中，搅拌混和，再每次间隔30-40分钟依次加入1-5 μ m银粉、30_60nm银粉、61_90nm银粉，混和2_3小时，得到A浆料；
(6)B浆料的制备
将步骤(2)所制得的不同粒径的玻璃粉B加入步骤(4)所制得的有机载体B中，搅拌混和，再每次间隔30-40分钟依次加入1-5 μ m铝粉、61_90nm铝粉，混和2_3小时，得到B浆料；
(7)A浆料和B浆料的混合球磨
将A浆料和B浆料等比例混合，球磨，研磨至浆料细度小于10 μ m,调粘度，粘度为120-200Pa · s，即得本发明太阳能电池正面电极银浆。所述的添加剂由以下重量份的原料混合而成邻苯二甲酸二甲酯2-5、硬脂酸单甘油酯O. 5-1、卵磷脂2-5、乳化硅油O. 5-1、改性氢化蓖麻油2-5、甲基三甲氧基硅烷1_3、聚丙烯酸丁酯2-4。本发明的有益效果如下
1、本发明制备出来的银浆中不含铅，对人体和环境危害性小，完全符合环保要求；
2、本发明在银浆中选用了同粒径的银粉与其它导电粒子填充银粉间的间隙，提高了膜层的堆积密度，增加粒子间的接触面积，降低了膜层的收缩力，从而提高了银浆的导电能力；
3、本发明制备出来的银浆和硅片膨胀系数匹配性好，收缩小，成品率高，电阻小，不会形成气孔，不会形成裂纹；
4、本发明在导电浆料中添加了铝粉能够有助于降低银浆生产成本，同时改善银浆的导电性能，从而达到了降低太阳能电池制造成本的目的，取得了良好的经济效益。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。实施例I
(1)玻璃粉A的制备
取以下重量份的原料=Bi2O3 30份、SiO2 15份、BaO 10份、Al2O3 4份、TiO2 3份、SnO23份、Na2O 2份，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至300°C，保温30min，再加热至1250°C，保温熔融90 min,然后用去离水淬火后研磨，过250目筛，冷却，再700°C保温6小时，然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到3 μ m玻璃粉、8 μ m玻璃粉和22 μ m玻璃粉，再分别用25%盐酸浸泡2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用；
(2)玻璃粉B的制备
取以下重量份的原料=SiO2 15份、B2O3 6份、BaO 7份、MgO 4份、AgO2 5份、Li2O 4份、Co2O3 2份，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至300°C，保温30min，再加热至1200°C，保温熔融80 min，然后用去离水淬火后研磨，过250目筛，冷却，再在600°C保温6小时，然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到5 μ m玻璃粉、9 μ m玻璃粉和24 μ m玻璃粉，再分别用20%盐酸浸泡2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用；
(3)有机载体A的制备
取以下重量份的原料聚乙二醇30份、丙二醇单丁醚20份、乙稀乙二醇醚20份、羟并集纤维素8份、三氟乙酸银3份、添加剂3份，
按配方配比将聚乙二醇、丙二醇单丁醚、乙稀乙二醇醚混匀，在108°C下，依次加入羟并集纤维素、三氟乙酸银、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(4)有机载体B的制备
取以下重量份的原料丁基卡必醇10份、柠檬酸单丁酯10份、三乙醇胺10份、环氧树脂4份、添加剂I份，
按配方配比将丁基卡必醇、柠檬酸单丁酯、三乙醇胺混匀，在96°C下，依次加入环氧树月旨、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(5)A浆料的制备
取以下重量份的原料2 μ m银粉40份、35nm银粉15份、85nm银粉15份、玻璃粉A 10份、有机载体A 18份，
将玻璃粉A加入有机载体A中，搅拌混和，再每次间隔30分钟依次加入2 μ m银粉、35nm银粉、85nm银粉，混和3小时，得到A浆料；(6)B浆料的制备
取以下重量份的原料5μπι铝粉5份、90nm铝粉10份、玻璃粉B 4份、有机载体B 6
份，
将玻璃粉B加入有机载体B中，搅拌混和，再每次间隔30分钟依次加入5 μ m铝粉、90nm铝粉，混和3小时，得到B浆料；
(7)A浆料和B浆料的混合球磨
将A浆料和B浆料等比例混合，球磨，研磨至浆料细度小于10 μ m,调粘度，粘度为140Pa · s，即得本发明太阳能电池正面电极银浆。所述的添加剂由以下重量份的原料混合而成邻苯二甲酸二甲酯3份、硬脂酸单甘油酯O. 6份、卵磷脂3份、乳化硅油O. 8份、改性氢化蓖麻油2份、甲基三甲氧基硅烷2份、聚丙烯酸丁酯3份。采用丝网印刷机将银浆印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在850°C进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度7 N/cm,锡焊性能良好,方阻< 9 Siements/sq,制备的太阳能电池光电转化效率为
18.4%,,拉力测试结果为附着力>10N/mm2。实施例2
(1)玻璃粉A的制备取以下重量份的原料=Bi2O3 40份、SiO2 15份、BaO 10份、Al2O3 6份、TiO2 4份、SnO2 3份、Na2O 3份，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至300°C，保温30min，再加热至1300°C，保温熔融90 min，然后用去离水淬火后研磨，过300目筛，冷却，再在700°C保温6小时，然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到5μπι玻璃粉、8μπι玻璃粉和23 μ m玻璃粉，再分别用25%盐酸浸泡2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用;
(2)玻璃粉B的制备
取以下重量份的原料=SiO2 20份、B2O3 8份、BaO 6份、MgO 5份、Ag025份、Li2O 4份、Co2O3 2份，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至250°C，保温30min，再加热至1250°C，保温熔融90 min，然后用去离水淬火后研磨，过300目筛，冷却，再在600°C保温6小时，然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到3 μ m玻璃粉、6 μ m玻璃粉和25 μ m玻璃粉，再分别用20%盐酸浸泡2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用；
(3)有机载体A的制备
取以下重量份的原料聚乙二醇40份、丙二醇单丁醚15份、乙稀乙二醇醚20份、羟并集纤维素10份、三氟乙酸银5份、添加剂5份，
按配方配比将聚乙二醇、丙二醇单丁醚、乙稀乙二醇醚混匀，在105°C下，依次加入羟并集纤维素、三氟乙酸银、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(4)有机载体B的制备
取以下重量份的原料丁基卡必醇20份、柠檬酸单丁酯10份、三乙醇胺5份、环氧树脂5份、添加剂2份，
按配方配比将丁基卡必醇、柠檬酸单丁酯、三乙醇胺混匀，在90°C下，依次加入环氧树月旨、添加剂溶解，搅拌均匀即可；
(5)A浆料的制备
取以下重量份的原料4 μ m银粉50份、45nm银粉15份、70nm银粉10份、玻璃粉A 12份、有机载体A 20份，
将玻璃粉A加入有机载体A中，搅拌混和，再每次间隔40分钟依次加入4 μ m银粉、45nm银粉、70nm银粉，混和3小时，得到A浆料；
(6)B浆料的制备
取以下重量份的原料2μπι铝粉10份、65nm铝粉5份、玻璃粉B 5份、有机载体B 8
份， 将玻璃粉B加入有机载体B中，搅拌混和，再每次间隔40分钟依次加入2 μ m铝粉、65nm铝粉，混和3小时，得到B浆料；
(7)A浆料和B浆料的混合球磨
将A浆料和B浆料等比例混合，球磨，研磨至浆料细度小于10 μ m,调粘度，粘度为160Pa · s，即得本发明太阳能电池正面电极银浆。所述的添加剂由以下重量份的原料混合而成邻苯二甲酸二甲酯4份、硬脂酸单甘油酯O. 8份、卵磷脂5份、乳化硅油I份、改性氢化蓖麻油5份、甲基三甲氧基硅烷2份、聚丙烯酸丁酯3份。采用丝网印刷机将银衆印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在850°C进行快速烧制电极引线，高温烧结后制成的电极引线表面银白，光滑无缺陷，剥离强度8 N/cm,锡焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制备的太阳能电池光电转化效率为
18.7%，，拉力测试结果为附着力>10N/mm2。
权利要求
1.一种无铅太阳能电池正面电极用导电银浆，其特征在于，其由A、B两部分浆料等比例混合球磨而成，其两部分组成原料的重量份为 A浆料 1-5口111银粉40-50、30-6011111银粉10-15、61-9011111银粉10-15、玻璃粉4 8-12、有机载体A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、SiO2 10-20、BaO 5-10,Al2O3 2-8、TiO2 2-5、SnO2 1-5、Na2O 1_5，所述的有机载体A由下列重量份的原料制成聚乙二醇30-40、丙二醇单丁醚15-20、乙稀乙二醇醚10-20、羟并集纤维素5_10、三氟乙酸银.2-5、添加剂1-5 ； B浆料 1-5口111铝粉5-10、61-9011111铝粉5-10、玻璃粉B 3-6、有机载体B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成Si02 10-20、B2O3 5-10、Ba05_8、MgO 2-5、AgO2 2-5、Li2O 1-5、Co2O3 1-3，所述的有机载体B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、柠檬酸单丁酯.5-10、三乙醇胺5-10、环氧树脂2-5、添加剂0-3。
2.一种如权利要求I所述的无铅太阳能电池正面电极用导电银浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)玻璃粉A的制备 按配方组成称取各原料，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至200-30(TC，保温20-30min，再加热至1200-130(TC，保温熔融80-90 min,然后用去离水淬火后研磨，过200-300目筛,冷却，再在600-700°C保温5_6小时,然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到1-5 μ m玻璃粉、5-10 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分别用20-30%盐酸浸泡1_2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用； (2)玻璃粉B的制备 按配方组成称取各原料，称好后放入研磨体里研磨，充分混合均匀，混合均匀后放入电阻炉中，加热至200-30(TC，保温20-30min，再加热至1200-130(TC，保温熔融80-90 min,然后用去离水淬火后研磨，过200-300目筛,冷却，再在600-700°C保温5_6小时,然后，再用去离子水淬火，研磨，过不同目数的筛，分别收集得到1-5 μ m玻璃粉、5-10 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分别用20-30%盐酸浸泡1_2小时，然后用去离子水洗净至中性，烘干备用； (3)有机载体A的制备 按配方配比将聚乙二醇、丙二醇单丁醚、乙稀乙二醇醚混匀，在80-110°C下，依次加入羟并集纤维素、三氟乙酸银、添加剂溶解，搅拌均匀即可； (4)有机载体B的制备 按配方配比将丁基卡必醇、柠檬酸单丁酯、三乙醇胺混匀，在80-110°C下，依次加入环氧树脂、添加剂溶解，搅拌均匀即可； (5)A浆料的制备 将步骤(I)所制得的不同粒径的玻璃粉A加入步骤(3)所制得的有机载体A中，搅拌混和，再每次间隔30-40分钟依次加入1-5 μ m银粉、30_60nm银粉、61_90nm银粉，混和2_3小时，得到A浆料；(6)B浆料的制备 将步骤(2)所制得的不同粒径的玻璃粉B加入步骤(4)所制得的有机载体B中，搅拌混和，再每次间隔30-40分钟依次加入1-5 μ m铝粉、61_90nm铝粉，混和2_3小时，得到B浆料； (7)A浆料和B浆料的混合球磨 将A浆料和B浆料等比例混合，球磨，研磨至浆料细度小于10 μ m,调粘度，粘度为120-200Pa · s，即得本发明太阳能电池正面电极银浆。
3.根据权利要求I或2所述的无铅太阳能电池正面电极用导电银浆，其特征在于，所述的添加剂由以下重量份的原料混合而成邻苯二甲酸二甲酯2-5、硬脂酸单甘油酯O. 5-1、卵磷脂2-5、乳化硅油O. 5-1、改性氢化蓖麻油2-5、甲基三甲氧基硅烷1-3、聚丙烯酸丁酯2_4。
全文摘要
本发明公开了一种无铅太阳能电池正面电极用导电银浆及其制备方法，其由A、B两部分浆料等比例混合球磨而成。本发明制备出来的银浆中不含铅，对人体和环境危害性小，完全符合环保要求；本发明在银浆中选用了同粒径的银粉与其它导电粒子填充银粉间的间隙，提高了膜层的堆积密度，增加粒子间的接触面积，降低了膜层的收缩力，从而提高了银浆的导电能力；本发明在导电浆料中添加了铝粉能够有助于降低银浆生产成本，同时改善银浆的导电性能，从而达到了降低太阳能电池制造成本的目的，取得了良好的经济效益。
文档编号H01L31/0224GK102831952SQ20121030463
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者郭万东, 汪圣付, 袁艺琴, 孟祥法, 刘晶晶, 董培才 申请人:合肥中南光电有限公司