一种uv环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法
【专利摘要】一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，步骤如下：（1）制备无机粘合剂：将SiO22~3%，B2O315~30%，Al2O31~3%，Bi2O340~60%，P2O53~5%和ZnO10~20%混合均匀，干燥后熔炼；（2）制备有机粘合剂：将高分子改性聚合体50~65%、UV反应单体15~35%、活性稀释体10~20%、稳定剂0.1~1%搅拌；（3）制备背场铝浆：将金属铝粉70~80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1~5%，搅拌研磨。本发明使用UV型有机粘合剂，使硅太阳能电池铝浆在性能上有所改善，并解决了有机气体排放至室外污染空气的问题。
【专利说明】—种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法
【技术领域】[0001]本发明涉及太阳能电池【技术领域】，尤其是涉及一种环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的逐步消耗及环保问题的日益突出，光伏太阳能电池等清洁可再生能源得到了迅速发展。
[0003]硅太阳能电池浆料通常由高纯度的金属铝粉、无机粘合剂、有机粘合剂和添加剂经机械混合、三辊机均匀轧制而成。制成的电池浆料经丝网印刷，并在一定温度下烘烤使背场铝浆中的有机溶剂彻底挥发，随后进行高温烧结工序，在硅片上形成铝背场。其中金属铝粉是功能性粉体，起导电和掺杂作用；无机粘合剂在高温烧结过程中软化熔融，为铝粉颗粒间及膜层与硅片间提供附着力；有机粘合剂负责分散金属粉体及连结，在丝网印刷的过程中，提供优良的丝印性能；添加剂的作用是改善浆料的流平性、触变性等。
[0004]目前国内应用厂家使用的硅太阳能电池背场铝浆，大部分含有一定量挥发的有机溶剂，在使用过程中，有机溶剂需要挥发，如不经过后处理，必将造成对空气的污染和环境的影响。为了净化车间空气，只能通过排风换气设备，将挥发至车间的有机气体排出车间，进入室外，造成了对室外空气的污染。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本 申请人:提供了一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法。本发明用UV型有机粘合剂替代以前常用挥发型有机粘合剂，通过这样的替代更换，使硅太阳能电池铝浆在使用性能上有所改善，并解决了有机气体排放至室外污染空气的问题。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，具体制备步骤如下:
(1)制备无机粘合剂:将以下原料混合均匀:Si022~3%，B2O315^30%,Al2O3I~3%，Bi20340~60%，P2053~5%和Ζη010-20%,在140~150 °C下干燥3~4h后，放入高温炉中，89(T910°C熔炼0.5~1.5h，水淬后烘干球磨至IOym以下；
(2)制备UV有机粘合剂:将高分子改性聚合体5(T65%、UV反应单体15~35%、活性稀释体10-20%、稳定剂0.广1%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌，观察到其物料全溶解完为止，操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射；
所述高分子改性聚合体选自:环氧丙烯酸酯、低聚物聚氨酯丙烯酸酯化聚物、苯-丁共聚改性树脂、松香-顺干改性树脂的至少一种；
所述UV反应单体选自:季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇双丙烯酸酯的至少一种；
所述活性稀释体选自:环氧稀释剂、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的至少一种；
所述稳定剂选自:对苯二酚或对羟甲基苯甲醚；
(3)制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆:将高纯度的金属铝粉70-80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1~5%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀，需在红光或黄光下操作，充分搅拌后，在三辊机上进行研磨得到浆料，各组分充分在浆料中分布均匀，浆料细度< 25um，浆料粘度在2500(T35000mPa.s/25°C ；
所述高纯度的金属铝粉为球形，平均粒度6.0^8.0ym,纯度大于99.80%,跨度1.4~1.6，松装密度 0.45~0.6 g/cm3 ；
所述光引发剂选自:醚类、酮类、4-(N-N-二甲氨基)苯甲酸乙酯即EPD、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦即TPO的至少一种；
所用添加助剂选自:0P10、TEG0 Airex 920、TEGO Dispers 655、TEGO Fomaex N、正丁醇、甲基硅油的至少一种。
[0007]所述醚类选自:安息香醚类、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚即651的至少一种；所述酮类选自:二苯甲酮、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮即1173、2_异丙基硫杂蒽酮即ITX的至少一种。
[0008]本发明有益的技术效果在于:` 本发明经物料组份配比的优化组成了一种UV型环保硅太阳能电池背场铝浆。
[0009]此铝浆经丝网印刷在硅片的过程中，由于无溶剂的挥发，粘度在恒定条件下基本无变化，使在印刷过程中，利于膜层在硅片表面流动，从而使浆料在硅片上的膜层均匀，流平性好，易清洗网版，不易堵塞。
[0010]膜层经带有传送带的紫外光曝光机照射后，能在短时间内光联固化成膜，基本不存在有机溶剂的挥发，不需对排风设备进行大的投资与维修保养，所以不存在对车间及室外环境的污染问题。紫外光可采取冷光源，减少车间热量，而且设备相比烘干型设备占地空间小。
[0011]硅片再经烧结工序后，使在硅片表面固化的铝浆中的有机粘合剂高温碳化，无机粘合剂软化熔融，提供良好的附着力。同时，浆料与硅片在高温下反应，形成铝背场，提高了电池的转换效率。
[0012]相比原挥发型的有机粘合剂需经过烘干时间长，工作区域占地大，生产效率和对能源的节约方面，使用UV型有机粘合剂配制铝浆较优。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，具体制备步骤如下:
(I)制备无机粘合剂:将质量份 Si022%，B20330%, Al2033%，Bi20340%，P2055% 和 Zn020%，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中145°C干燥3.5h后，放入高温炉中，900°C熔炼Ih,水淬后烘干球磨至10 μ m以下。
[0014](2)制备UV有机粘合剂:将环氧丙烯酸酯65%、季戊四醇三丙烯酸酯15.5%、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9%、丙烯酸-β羟丙酯10%、对羟甲基苯甲醚0.5%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止(操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射)。
[0015](3)制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆:将高纯度的金属铝粉70%、无机粘合剂2%、UV有机粘合剂23%、2-异丙基硫杂蒽酮4%、添加甲基硅油1%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀(室内需在红光或黄光下操作)，充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径7.5 μ m，铝粉跨度1.5，松装密度0.55 g/cm3的球形铝粉。
[0016]实施例2
一种UV环保型硅太阳能 电池背场铝浆的制备方法，具体制备步骤如下:
(I)制备无机粘合剂:将质量份 SiO2 3%, B2O3 21%, Al2O31%, Bi20360%，P2055% 和 Zn010%，用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中150°C干燥3h后，放入高温炉中，890°C熔炼
1.5h,水淬后烘干球磨至10 μ m以下。
[0017](2)制备UV有机粘合剂:将环氧丙烯酸酯50%、季戊四醇三丙烯酸酯10%、二缩三乙二醇双丙烯酸酯25%、丙烯酸-β羟乙酯14%、对苯二酚1%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止(操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射)。
[0018](3)制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆:将高纯度的金属铝粉72%、无机粘合剂3%、UV有机粘合剂19%、2_羟基-甲基苯基丙烷-1-酮4%、安息香双甲醚1%、添加TEGOAirex 920 1%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀(室内需在红光或黄光下操作)，充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径6.4 μ m，铝粉跨度1.45，松装密度0.48 g/cm3的球形铝粉。
[0019]实施例3
一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，具体制备步骤如下:
(I)制备无机粘合剂:将质量份 Si022%, B20315%, Al2032%，Bi20358%，P2053% 和 Zn020%,用混料机混合均匀，装入瓷坩埚中，在烘箱中140°C干燥4h后，放入高温炉中，910°C熔炼
0.5h,水淬后烘干球磨至10 μ m以下。
[0020](2)制备UV有机粘合剂:将松香-顺干改性树脂64.5%、季戊四醇三丙烯酸酯10%、二缩三乙二醇双丙烯酸酯5%、丙烯酸-β羟乙酯15%、环氧稀释剂5%、对羟甲基苯甲醚
0.5%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌数小时，观察到其物料全溶解完为止(操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射)。
[0021](3)制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆:将高纯度的金属铝粉72%、无机粘合剂5%、UV有机粘合剂18%、4-(Ν-Ν- 二甲氨基)苯甲酸乙酯3%、添加正丁醇2%，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀(室内需在红光或黄光下操作)，充分搅拌后，在三辊机上进行多次研磨，各组分充分在浆料中分布均匀，制成铝浆。其中高纯度的金属铝粉为市售纯度99.85%，平均粒径8.7 μ m，铝粉跨度1.7，松装密度0.63 g/cm3的球形铝粉。
[0022]检测例:将实施例1~3所制备的铝浆按下述国家标准进行细度、方阻、粘度性能测试:GB/T17473.2-2008、GB/T17473.3-2008、GB/T17473.5-2008，测试结果如表 I 所示。
[0023]表1
【权利要求】
1.一种UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下: (1)制备无机粘合剂:将以下原料混合均匀:Si022~3%，B2O315^30%,Al2O3I~3%，Bi20340~60%，P2053~5%和Ζη010-20%,在140~150 °C下干燥3~4h后，放入高温炉中，89(T910°C熔炼0.5~1.5h，水淬后烘干球磨至10 μ m以下； (2)制备UV有机粘合剂:将高分子改性聚合体5(T65%、UV反应单体15~35%、活性稀释体10-20%、稳定剂0.广1%，分别称取好后，依次加入不锈钢的混料槽内，在室温下充分搅拌，观察到其物料全溶解完为止，操作时须在黄光或红光条件下进行，避免紫外光的照射； 所述高分子改性聚合体选自:环氧丙烯酸酯、低聚物聚氨酯丙烯酸酯化聚物、苯-丁共聚改性树脂、松香-顺干改性树脂的至少一种； 所述UV反应单体选自:季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三乙二醇双丙烯酸酯的至少一种； 所述活性稀释体选自:环氧稀释剂、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的至少一种； 所述稳定剂选自:对苯二酚或对羟甲基苯甲醚； (3)制备UV环保硅太阳能电池背场铝浆:将高纯度的金属铝粉70-80%、无机粘合剂2~8%、UV有机粘合剂10~25%、光引发剂2~5%、添加助剂1飞％，配制在配料槽中，进行搅拌至混料均匀，需在红光或黄光下操作，充分搅拌后，在三辊机上进行研磨得到浆料，各组分充分在浆料中分布均 匀，浆料细度≤25um，浆料粘度在25000~35000mPa.s/25°C ； 所述高纯度的金属铝粉为球形，平均粒度6.0-8.0ym,纯度大于99.80%,跨度1.4-1.6,松装密度 0.45-0.6 g/cm3 ； 所述光引发剂选自:醚类、酮类、4-(N-N-二甲氨基)苯甲酸乙酯即EPD、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦即TPO的至少一种； 所用添加助剂选自:0P10、TEG0 Airex 920、TEGO Dispers 655、TEGO Fomaex N、正丁醇、甲基硅油的至少一种。
2.根据权利要求1所述的UV环保型硅太阳能电池背场铝浆的制备方法，其特征在于所述醚类选自:安息香醚类、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚即651的至少一种；所述酮类选自:二苯甲酮、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮即1173、2_异丙基硫杂蒽酮即ITX的至少一种。
【文档编号】H01B1/22GK103714912SQ201310742672
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】蔡纪法, 夏国锐, 毛毅强 申请人:无锡市儒兴科技开发有限公司