一种PERC晶硅太阳能背面银浆及其制备方法与流程

本发明涉及h01b1/16，具体为一种perc晶硅太阳能背面银浆及其制备方法。

背景技术：

1、光伏太阳能电池片向光电转化效率高、低生产成本、高生产效率的方向持续发展，随着topcon技术、hjt技术的日趋成熟，perc晶硅太阳能电池片技术面临更大的光电转换效率、成本压力。perc晶硅太阳能电池的非硅材料部分，正面银浆、背面银浆对光电转换效率、成本影响较大，相对于正面银浆来说，背面银浆虽然所占材料成本比例不大，但作为含银的背面导电电极，不容易实现在降低银含量的同时、不影响电池片的光电转换效率。

2、一般来说，背面电极银浆的银含量降低后，电阻增大，导致电池片的光电转换效率下降；降低银含量，烧结后的背面电极附着力降低，可焊性与耐焊性变差，导致电池片焊接不良，引起光伏组件的失效。所以，现阶段市场上主流的perc晶硅太阳能电池片用背面银浆的银含量在55～67％(重量百分比)的范围，如中国专利申请(授权公告号为cn 109949966b)公开了一种高可靠性perc晶硅太阳能电池背面银导电浆料及其制备工艺，虽然通过优化玻璃粉组成来适应perc电池低烧温高背电极可靠性的要求，但是银粉的含量高达55-65％，因此，如何降低perc晶硅太阳能电池用背面电极银浆的银含量至48～52％(重量百分比)、降低电池片的材料成本的同时保证电池片的光电转换效率和焊接性能，具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种perc晶硅太阳能背面银浆及其制备方法，通过优化背面银浆配方，有效降低perc晶硅太阳能电池用背面电极银浆的银含量至48～52％(重量百分比)，降低电池片的材料成本的同时保证电池片的光电转换效率和焊接性能。

2、本发明一方面提供了一种perc晶硅太阳能背面银浆，由银粉浆料组合、混合金属氧化物浆料和无机助剂浆料组成，所述银粉浆料组合包括d50为50nm-1μm的银粉浆料。

3、作为一种优选的技术方案，所述银粉浆料组合至少包括：d50为0.5～1微米的银粉a浆料、d50为0.2～0.4微米的银粉b浆料、d50为50～100纳米的银粉c浆料。

4、优选的，所述银粉a浆料中银粉a为球型或近似球型，d50为0.7～0.9微米，比表面积为0.8～1.5m2/g。

5、优选的，所述银粉b浆料中银粉b为球型或近似球型，d50为0.2～0.4微米，比表面积为2.5～3.0m2/g。

6、优选的，所述银粉c浆料中银粉c为球型或近似球型，d50为80-100nm，比表面积>7.6m2/g。

7、作为一种优选的技术方案，以perc晶硅太阳能背面银浆的总重量计，所述银粉a的重量百分比为43～47％，银粉b的重量百分比为3～5％，银粉c的重量百分比为1～2％。

8、本发明提供的背面银浆，基于现有perc晶硅太阳能电池片用背面银浆存在的实际问题进行包括方案优化和制备工艺改进的整体方案设计来克服银浆成本和银浆性能无法平衡的缺陷，发明人在背面银浆配方优化的过程中发现，通过采用含有三种不同粒径的银粉的银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料，尤其是控制所述银粉a的重量百分比为43～47％，银粉b的重量百分比为3～5％，银粉c的重量百分比为1～2％，有效降低生产成本的同时，实现烧结致密最优，提升烧结后的背面电极可焊性、耐焊性与附着力；降低背电极电阻，满足组件端的焊接与拉力要求，有效解决由于银粉含量降低导致的光电转换效率下降的问题。

9、作为一种优选的技术方案，所述混合金属氧化物浆料中混合金属氧化物为二氧化硅，氧化铅，氧化铜，二氧化钛，三氧化二铋，二氧化碲中至少四种的组合。优选的，按质量百分比计，所述混合金属氧化物包括二氧化硅35-40％，氧化铅25-35％，氧化铜8-15％，二氧化钛8-15％，三氧化二铋1-8％，二氧化碲1-8％。进一步优选的，按质量百分比计，所述混合金属氧化物包括：二氧化硅38％，氧化铅32％，氧化铜11％，二氧化钛11％，三氧化二铋4.5％，二氧化碲3.5％。

10、作为一种优选的技术方案，所述混合金属氧化物的制备方法为：按质量百分比，将用二氧化硅，氧化铅，氧化铜，二氧化钛，三氧化二铋，二氧化碲用氧化铝坩埚盛装，置于马弗炉内，加热至1200-1400℃，保温3-5小时；然后停止加热自然降温，降温速率<2℃/分钟；待马弗炉内温度低于100℃，取出坩埚，坩埚内的金属混合氧化物先进行初步粉粹成颗粒状，然后以去离子水为载体，直径1.6～1.8cm的锆球为研磨介质，球磨1-3小时；取出直径1.6～1.8cm锆球，用直径0.8mm锆球球磨5-7小时。取出锆球，球磨液用不锈钢盘盛装，在60-90℃烘箱内烘干水分，得到粒径分布d50≤0.8微米的混合金属氧化物。

11、作为一种优选的技术方案，以perc晶硅太阳能背面银浆的总重量计，所述混合金属氧化物的重量百分比为1～3％。

12、本发明提供的背面银浆中，添加重量百分比为1～3％的粒径分布d50≤0.8微米的特定混合金属氧化物，有效解决现有含玻璃粉的背面银浆存在的对电池片背膜的腐蚀问题，减少背面复合速率，提升开压。

13、作为一种优选的技术方案，所述银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料中均包括有机载体，所述有机载体由纤维素和溶剂组成。所述纤维素优选为乙基纤维素，所述溶剂为尼龙酸甲酯、丁基卡必醇、醇酯十二的组合。

14、优选的，所述有机载体，按质量百分比计，至少包括乙基纤维素(std200)5-15％、尼龙酸甲酯35-45％、丁基卡必醇20-40％、醇酯十二10-30％。

15、作为一种优选的技术方案，所述有机载体的制备方法为：按照质量百分比称取溶剂，加入到夹套反应釜内；高速分散机的分散盘放置在夹套反应釜的称取好的溶剂中部，开启高速分散机，搅拌速度设定100～300rpm，目的是使反应釜内的混合物混合均匀；称取纤维素，加入到搅拌中的反应釜内的溶剂中；设定夹套反应釜的水浴(或油浴)加热温度在60～90℃，设定高速分散机的搅拌速度600～800rpm；夹套反应釜的水浴(或油浴)温度达到设定的加热温度后，保持设定的加热温度与高速分散机搅拌速度，在此条件下溶解纤维素1-3小时，溶解好的有机载体，封存，静置冷却即得。

16、本发明中提供的有机载体，通过控制制备工艺条件，使乙基纤维素(std200)在尼龙酸甲酯、丁基卡必醇、醇酯十二组成的混合溶剂中溶解完全，得到均一的有机载体。

17、作为一种优选的技术方案，以perc晶硅太阳能背面银浆的总重量计，所述有机载体的重量百分比为40-50％。

18、作为一种优选的技术方案，所述银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料中还包括分散剂，优选为分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeentpo色浆分散剂)。

19、作为一种优选的技术方案，所述银粉c浆料中还包括溶剂二乙二醇二丁醚。、

20、作为一种优选的技术方案，所述无机助剂浆料中无机助剂为二氧化硅，优选为粒径1～2微米、纯度要求99.99％的二氧化硅粉末。

21、作为一种优选的技术方案，以perc晶硅太阳能背面银浆的总重量计，所述无机助剂的重量百分比为0-0.5％。

22、本发明提供的背面银浆，添加粒径1～2微米、纯度要求99.99％的二氧化硅粉末作为无机助剂，有助于调整背电极的收缩率，改善背面电极使其与铝电极匹配。

23、作为一种优选的技术方案，所述perc晶硅太阳能背面银浆的制备原料，按质量百分比计，包括银粉a浆料79.70-82.20％、银粉b浆料9.03-11.29％、银粉c浆料4.03％、混合金属氧化物浆料3.83-4.68％、无机助剂浆料0.30-0.91％。

24、所述银粉a浆料，按质量百分比计，包括银粉a56.93％、有机载体42.82％、分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeen tpo色浆分散剂)0.25％。

25、所述银粉b浆料，按质量百分比计，包括银粉b44.30％、有机载体55.37％、分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeen tpo色浆分散剂)0.33％。

26、所述银粉c浆料，按质量百分比计，包括银粉c24.81％、有机载体49.63％、分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeen tpo色浆分散剂)0.75％、溶剂二乙二醇二丁醚24.81％。

27、所述混合金属氧化物浆料，按质量百分比计，包括混合金属氧化物47.00％、有机载体52.22％、分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeen tpo色浆分散剂)0.78％。

28、所述无机助剂浆料，按质量百分比计，包括无机助剂32.97％、有机载体65.93％、分散剂dispersant tdo(诺力昂duomeen tpo色浆分散剂)1.10％。

29、作为一种优选的技术方案，所述银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料的制备工艺为：将银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料中的各原料分别采用乳化机进行高速搅拌分散，设定转速1000-2000rpm，乳化分散20-40分钟即得。

30、本发明提供的背面银浆中的各浆料，采用dispersant tdo作为分散剂，通过优化浆料配比，采用乳化机对三种不同粒径分布的银粉、混合金属氧化物、无机助剂进行在高速搅拌条件下润湿分散，使银粉a、银粉b、银粉c、混合金属氧化物、无机助剂在有机载体中形成单个颗粒的润湿分散，有助于后续背面银浆的制备。

31、本发明另一方面提供了一种perc晶硅太阳能背面银浆制备方法，至少包括以下步骤：将银粉浆料组合、混合金属氧化物浆料和无机助剂浆料采用高速分散机搅拌分散，设定转速为800-1200rpm，搅拌分散20-40分钟，即得细度<10微米的背面银浆。

32、优选的，所述perc晶硅太阳能背面银浆的制备方法，具体包括以下步骤：

33、s1：分别制备银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料；

34、s2：将银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料采用高速分散机搅拌分散，设定转速为800-1200rpm，搅拌分散20-40分钟，即得细度<10微米的背面银浆。

35、本发明采用分步润湿分散工艺，将润湿分散好的银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料、混合金属氧化物浆料、无机助剂浆料在500-1200rpm，搅拌分散20-40分钟，保证背面浆料各组分的分散均匀性，同时降低现有制备工艺由于采用三辊研磨机进行研磨分散存在的高生产能耗和低生产效率的问题，易于推广使用。

36、有益效果

37、1、本发明提供了一种perc晶硅太阳能背面银浆，通过优化背面银浆配方，有效降低perc晶硅太阳能电池用背面电极银浆的银含量至48～52％(重量百分比)，降低电池片的材料成本的同时保证电池片的光电转换效率和焊接性能。

38、2、通过采用含有三种不同粒径的银粉的银粉a浆料、银粉b浆料、银粉c浆料，尤其是控制所述银粉a的重量百分比为43～47％，银粉b的重量百分比为3～5％，银粉c的重量百分比为1～2％，有效降低生产成本的同时，实现烧结致密最优，提升烧结后的背面电极可焊性、耐焊性与附着力；降低背电极电阻，满足组件端的焊接与拉力要求，有效解决由于银粉含量降低导致的光电转换效率下降的问题。

39、3、本发明提供的背面银浆中，添加重量百分比为1～3％的粒径分布d50≤0.8微米的特定混合金属氧化物，有效解决现有含玻璃粉的背面银浆存在的对电池片背膜的腐蚀问题，减少背面复合速率，提升开压。

40、4、本发明提供的背面银浆，添加粒径1～2微米、纯度要求99.99％的二氧化硅粉末作为无机助剂，有助于调整背电极的收缩率，改善背面电极使其与铝背场匹配。

41、5、本发明提供的背面银浆中的各浆料，采用dispersant tdo作为分散剂，通过优化浆料配比，采用乳化机对三种不同粒径分布的银粉、混合金属氧化物、无机助剂进行在高速搅拌条件下润湿分散，使银粉a、银粉b、银粉c、混合金属氧化物、无机助剂在有机载体中形成单个颗粒的润湿分散，有助于后续背面银浆的制备。