一种低VOCs的环保型PERC背银及其制备方法与流程

一种低vocs的环保型perc背银及其制备方法
技术领域
1.本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种低vocs的环保型perc背银及其制备方法。


背景技术：

2.各行业需要对生产制造过程中vocs(挥发性有机物)的排放进行严格管控，其中，涂料、油墨、浆料行业因为涉及较多有机载体及溶剂，vocs的排放量较高。因此太阳能电池行业逐步限制要求浆料的vocs低于10％，这对于当前溶剂成分高的perc背银浆料具有较大挑战性。
3.目前，现有的perc背银溶剂含量在30％以上，远远大于vocs的限制阈值 10％，致使vocs排放不达标。有些改良的perc背银使用水性方案来减小vocs 排放，但配方体系复杂，且易不稳定；有些perc背银虽使用油性体系，但树脂软化点过高，与溶剂的溶解性较差；有些perc背银在制备过程中易产生气泡，背银上的铝浆易出现烧结不良的问题。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的是提供一种低vocs的环保型perc背银，以实现选用稳定油性体系配方简单稳定且减少vocs的排放，树脂软化点合适且具有良好溶解性，背银不易产生气泡，背银上铝浆不易出现烧结不良问题的效果。
5.一种低vocs的环保型perc背银，由以下重量份的成分组成：
6.银粉60～70％，银粉为单分散球形银粉；
7.玻璃粉1～3％；
8.无机烧结抑制剂0.1～1％；
9.铝热剂0.1～1％；
10.有机载体28～38％，有机载体包括树脂和溶剂；
11.其他添加剂0.1～2％。
12.采用上述技术方案，vocs主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他有机化合物，本发明配方中有机载体重量份控制在40％以内，溶剂重量份控制在10％以内，有机化合物重量份的减少降低了vocs的排放；同时，本发明使用油性体系配方进行配制背银，因为水性体系配方一般成分复杂，配方主要包括水性树脂、成膜助剂、抑泡剂、流平剂、分散剂、流变助剂等多种组分，聚合物的类型、乳液及分散体的性能等因素增加了配比平衡的难度，也更容易造成体系不平衡的问题，所以油性体系比水性体系配方更简单、体系更稳定。
13.优选的，银粉粒径0.5～1μm，比表1.0～2.5m2/g，振实密度3～5g/ml，烧损＜1％。
14.优选的，无机烧结抑制剂为纳米氧化硅、纳米氮化硅、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钛中的一种或多种。
15.采用上述技术方案，当高沸点有机物在高温区集中分解时，无机烧结抑制剂的加
入可以抑制银粉烧结，避免背银产生气泡。
16.优选的，铝热剂为二氧化锰、五氧化二钒、氧化铁和氧化铬中的一种或多种。
17.采用上述技术方案，当高沸点有机物在高温区集中分解时，铝热剂的加入可以促进背银上铝浆的烧结，避免背银上铝浆出现烧结不良的问题。
18.优选的，树脂占有机载体重量的80～90％，树脂包括pams树脂和其他树脂， pams树脂在树脂中的含量不低于70％；
19.其他树脂为乙基纤维素、丙烯酸树脂、pvb树脂、cab树脂中的一种或多种。
20.采用上述技术方案，pams树脂软化点低，与溶剂具有良好的溶解性，且可以替代溶剂组分，简化流程，减少了溶剂的在配方中的重量份，有利于减少vocs 的排放。
21.优选的，溶剂占有机载体重量的10～20％，溶剂为丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、醇酯十二、三乙二醇丁醚中的一种或多种。
22.优选的，其他添加剂为byk-110、聚酰胺蜡、司班中的一种或多种。
23.优选的，有机载体由树脂和溶剂两者依次经过混合、加热、搅拌制得，搅拌速度100-1000r/min，熬制温度60～80℃。
24.本发明的另一个目的是提供上述低vocs的环保型perc背银的制备方法，包括将60～70％重量份的银粉、1～3％重量份的玻璃粉、0.1～1％重量份的无机烧结抑制剂、0.1～1％重量份的铝热剂、28～38％重量份的有机载体、0.1～2％重量份的其他添加剂依次经过混合、搅拌分散、三辊研磨、过筛，得到低vocs的环保型perc背银。
25.优选的，搅拌分散使用搅拌机，速度30～60r/min，搅拌时间60～120min；三辊研磨使用三辊研磨机，速度200～400r/min；过筛使用300～500目筛网进行过滤。
26.本发明的有益效果是：
27.第一，使用油性体系配方，比水性体系配方稳定，简单易操作，且同样能够达到减少vocs排放的目的；
28.第二，大量使用pams树脂，pams树脂软化点低，与溶剂具有良好的溶解性，且可替代溶剂组分，简化制备流程，减少溶剂重量份，减少vocs的排放；
29.第三，当高沸点有机物在高温区集中分解时，背银容易产生气泡，加入无机烧结抑制剂来抑制银粉的烧结；同时，背银上铝浆也容易出现烧结不良的问题，加入铝热剂可以促进背银上铝浆的烧结。
附图说明
30.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
31.图1是本发明的对比例背银产生气泡示意图；
32.图2是本发明的实施例背银不产生气泡示意图。
具体实施方式
33.实施例1
34.一种低vocs的环保型perc背银，配方如下述表1和表2所示：
35.表1
[0036][0037]
表2
[0038][0039]
有机载体由树脂和溶剂两者依次经过混合、加热、搅拌制得，搅拌速度 1000r/min，熬制温度75℃。
[0040]
上述低vocs的环保型perc背银的制备方法，具体步骤为：
[0041]
1)按照上述配方配制银粉、玻璃粉、无机烧结抑制剂、铝热剂、有机载体、其他添加剂后依次混合；
[0042]
2)混合后使用搅拌机搅拌分散，搅拌机搅拌速度设置为30r/min，搅拌时间为120min；
[0043]
3)搅拌分散之后使用三辊研磨机进行三辊研磨，三辊研磨机设置研磨速度为200r/min；
[0044]
4)研磨结束后进行过筛，使用500目筛网进行过滤。
[0045]
请参照图2、表7、表8，按照上述配方及步骤配制所得的低vocs的环保型perc背银在perc太阳能电池使用中各项性能正常，且vocs低于10％。
[0046]
实施例2
[0047]
一种低vocs的环保型perc背银，配方如下述表3和表4所示：
[0048]
表3
[0049][0050]
表4
[0051][0052]
有机载体由树脂和溶剂两者依次经过混合、加热、搅拌制得，搅拌速度 100r/min，熬制温度60℃。
[0053]
上述低vocs的环保型perc背银的制备方法，具体步骤为：
[0054]
1)按照上述配方配制银粉、玻璃粉、无机烧结抑制剂、铝热剂、有机载体、其他添加剂后依次混合；
[0055]
2)混合后使用搅拌机搅拌分散，搅拌机搅拌速度设置为60r/min，搅拌时间为60min；
[0056]
3)搅拌分散之后使用三辊研磨机进行三辊研磨，三辊研磨机设置研磨速度为200r/min；
[0057]
4)研磨结束后进行过筛，使用300目筛网进行过滤。
[0058]
请参照图2、表7、表8，按照上述配方及步骤配制所得的低vocs的环保型perc背银在perc太阳能电池使用中各项性能正常，且vocs低于10％。
[0059]
实施例3
[0060]
一种低vocs的环保型perc背银，配方如下述表5和表6所示：
[0061]
表5
[0062][0063]
表6
[0064][0065]
有机载体由树脂和溶剂两者依次经过混合、加热、搅拌制得，搅拌速度 500r/min，熬制温度80℃。
[0066]
上述低vocs的环保型perc背银的制备方法，具体步骤为：
[0067]
1)按照上述配方配制银粉、玻璃粉、无机烧结抑制剂、铝热剂、有机载体、其他添加剂后依次混合；
[0068]
2)混合后使用搅拌机搅拌分散，搅拌机搅拌速度设置为50r/min，搅拌时间为80min；
[0069]
3)搅拌分散之后使用三辊研磨机进行三辊研磨，三辊研磨机设置研磨速度为300r/min；
[0070]
4)研磨结束后进行过筛，使用400目筛网进行过滤。
[0071]
请参照图2、表7、表8，按照上述配方及步骤配制所得的低vocs的环保型perc背银在太阳能电池使用中各项性能正常，且vocs低于10％。
[0072]
请参照图1和图2，将上述实施例1-3的背银与现有市场上的比较例1的 perc背银分别使用于太阳能电池中，对制造出的电池的转换效率(eff)、开路电压(voc)、短路电流(isc)、填充因子(ff)、串联电阻(rs)、并联电阻(rsh)、焊接拉力以及vocs排放含量进行分析，其结果如下述表7和表8所示：
[0073]
表7
[0074]
编号eff(％)voc(v)isc(a)ff(％)实施例122.830.695313.74480.45实施例222.840.695113.75180.44
实施例322.840.695513.74980.41对比例122.830.695213.74880.43
[0075]
表8
[0076]
编号rs(ω)rsh(ω)焊接拉力(n)vocs含量(％)实施例10.00174135.16-8％实施例20.00173484.96-8％实施例30.00173215.36-8％对比例10.00173195.230-35％
[0077]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。