專利名稱：一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口硅太陽能電池正銀漿料的制作方法
一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口硅太陽能電池正銀漿料技術(shù)領(lǐng)域
該發(fā)明涉及一種用于硅太陽能電池正面柵線電極的銀導(dǎo)體漿料，用于在晶體硅太陽能電池片上制作正面柵線銀電極。
背景技術(shù)：
太陽能電池為了輸出電能，必須在電池片上制作正、負(fù)兩個電極。電極就是與電池片p-n結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料，習(xí)慣上把制作在電池光照面的電極稱為上電極或正面電極，把制作在電池背面的電極稱為下電極或背電極。下電極為正極，由鋁漿和背銀漿制成，上電極為負(fù)極，選用正銀漿制成，正電極和背電極都是經(jīng)印刷漿料、烘干、燒結(jié)而制成。
半導(dǎo)體硅材料，其電極要求盡量消除金屬電極與硅材料間的肖特基勢壘，從而形成良好的歐姆接觸。在目前的工業(yè)化生產(chǎn)中，經(jīng)由絲網(wǎng)印刷金屬漿料和快速熱處理工藝形成電極的技術(shù)被廣泛采用。
在電子漿料領(lǐng)域，近期對太陽能電池漿料的研究十分活躍，對于正銀的研究也有較多專利提出。在專利CN1020M882A中，公布了一種晶體硅太陽能電池用正面柵極導(dǎo)電銀漿及其制備方法，其主要內(nèi)容是針對銀粉的選用和金屬氧化物的摻雜技術(shù)；在專利CN 101986391A中，提出了一種用于晶體硅太陽能電池片的正面銀漿，其主要內(nèi)容是通過添加納米到亞微米級別的有機(jī)銀鹽填充電極空隙，以達(dá)到提高電池轉(zhuǎn)換效率的目的；在專利CN 101887764A中，公布了一種硅基太陽能用正面銀漿的制備方法，主要是用片狀銀粉和納米銀粉來改變銀線的印刷高度；在專利CN101295739A中，提出了一種太陽能電池正面電極用導(dǎo)電漿料及其制備方法，主要是通過玻璃配方調(diào)節(jié)以及添加二氧化錳來增加銀線的附著力；在專利CN102157219A中，公布了一種晶體硅太陽能電池正面電極銀漿及其制備方法，主要通過玻璃的配方和微米級銀粉之間的配比來提高電極的電性能；在專利 CN102231392A中，公布了一種無鉛高粘度太陽能電池正面電極銀漿及其制備方法，其主要內(nèi)容為玻璃體系的配方和磷、VIII氧化物及鹵化物的摻雜改性。
以上文獻(xiàn)以及現(xiàn)有專利都只涉及對正銀漿料的接觸電阻、印刷性能等方面的改進(jìn)，但都沒有提出漿料高溫?zé)Y(jié)窗口性能的提高技術(shù)，現(xiàn)有的正銀漿料的高溫?zé)Y(jié)窗口較窄，一般只有20-40°C，生產(chǎn)中經(jīng)常遇到因高溫?zé)Y(jié)溫度的波動或溫度區(qū)間設(shè)置不合理而出現(xiàn)低效電池片。本發(fā)明的目的就是通過正銀漿料的配方和工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)窗口的擴(kuò)展，提高電池片的轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)合格率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要實(shí)現(xiàn)一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口的硅太陽能電池正銀漿料。所述的正銀漿料具有60-80°C的高溫?zé)Y(jié)窗口，具有很好的工藝穩(wěn)定性能。利用該漿料制作的硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率較高，電極的附著力強(qiáng)，低效電池片的比例較低。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口的硅太陽能電池正銀漿料，其特點(diǎn)在于，所述的正銀漿料由以下組分及含量(質(zhì)量百分比)的原料制成銀粉，80-90% ； 無機(jī)混合添加劑，1-8% ； 有機(jī)樹脂，1-10% ； 溶劑，5-15% ； 有機(jī)改性添加劑，1-5%。
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述無機(jī)混合添加劑，是由特定軟化點(diǎn)的玻璃料，特定尺寸的納米二氧化硅和超細(xì)Bi2O3按一定比例稱料，經(jīng)球磨、烘干而得到的。
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述玻璃料為H3-B-Si系玻璃粉， 玻璃粉的軟化點(diǎn)為400-460°C，玻璃粉的粒徑范圍是l-6um。
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述納米二氧化硅的粒徑為 30-100nm，純度為大于99. 5%。
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述超細(xì)Bi2O3的粒徑為0. 5-3um, 純度為大于99. 5%。
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述無機(jī)混合添加劑中玻璃料的質(zhì)量百分含量為80-95%，納米二氧化硅的質(zhì)量百分含量為20-5%，超細(xì)Bi2O3的質(zhì)量百分含量為1-5% ο
所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述銀粉由球形銀粉和片狀銀粉組成，球形銀粉的粒徑為0. 1-3. Oum，片狀銀粉的粒徑為0. 5-8. Oum，球形銀粉與片狀銀粉的質(zhì)量百分比為(100-x) x，x的取值范圍為10-50。
本發(fā)明的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其制造方法包括將玻璃料與納米二氧化硅按一定比例配料，把混合料裝入球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中加入一定質(zhì)量百分比的瑪瑙球和純凈水，球磨2-12h，出料并烘干后得到無機(jī)混合添加劑；將有機(jī)樹脂，溶劑，有機(jī)改性添加劑按一定比例稱量，攪拌混合，得到有機(jī)載體；最后將銀粉，無機(jī)混合添加劑和有機(jī)載體按一定比例稱量，攪拌混合，經(jīng)三輥軋漿機(jī)研磨得到正銀漿料，漿料的細(xì)度小于lOum。
上述技術(shù)方案，至少具有如下有益效果本發(fā)明通過漿料中添加經(jīng)預(yù)處理得到的無機(jī)混合添加劑，擴(kuò)展了正銀漿料的高溫?zé)Y(jié)窗口，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，降低了低效電池片的比例。無機(jī)混合添加劑是由特定軟化點(diǎn)的玻璃料和特定尺寸的納米二氧化硅組成， 其在漿料中的作用可解釋為當(dāng)玻璃相開始軟化時，由于納米二氧化硅的粒徑十分小，有較高活性，在一定溫度下可溶解在玻璃相中，增加原玻璃相的粘度；在不同溫度下，二氧化硅在玻璃相中的溶解度是不一樣的，溫度越高和二氧化硅的粒徑越小，溶解度越大。對于燒結(jié)溫度較低時，溶解于玻璃相中的二氧化硅較少，基本不影響正銀的燒結(jié)特性；當(dāng)燒結(jié)溫度較高時，二氧化硅溶解較多，增加了玻璃的粘度，減小了玻璃的腐蝕性，防止了玻璃相對電池 PN結(jié)的破壞，從而可進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。同時，當(dāng)玻璃相熔穿減反射膜后與PN結(jié)的N型區(qū)接觸， 而N型區(qū)為高濃度磷摻雜，在高溫下，由于磷的濃度勢壘差，會容易擴(kuò)散至低粘度的玻璃相中，影響電池片的效率。當(dāng)玻璃料中加入納米二氧化硅后，在高溫下玻璃相仍然具有較高的粘度，磷擴(kuò)散至玻璃相中的幾率就會變小，同時更高的燒結(jié)溫度一般會配合更快短的燒結(jié)時間，短時間內(nèi)N型區(qū)內(nèi)磷擴(kuò)散的幾率就更小，因此，納米二氧化硅摻入玻璃料中可拓寬高溫?zé)Y(jié)窗口。
Bi2O3是一種低熔點(diǎn)氧化物，超細(xì)Bi2O3的化學(xué)活性較高，在對電池片進(jìn)行熱處理時，Bi2O3熔化后與玻璃料混溶，擴(kuò)展了玻璃的軟化溫區(qū)，起到了增加正銀漿料高溫?zé)Y(jié)窗口的作用。
無機(jī)混合添加劑的高溫熔化特性和高溫流動性與銀粉的燒結(jié)活性合理匹配，有利于在燒結(jié)過程中銀粉與硅形成良好的歐姆接觸，電池片具有良好的光電性能。
本發(fā)明銀漿的制備方法工藝簡單，易于批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的硅太陽能電池正銀漿料，包含一定質(zhì)量百分比的銀粉、無機(jī)混合添加劑、 有機(jī)樹脂、溶劑和有機(jī)改性添加劑。本發(fā)明圍繞擴(kuò)展硅太陽能電池正銀漿料的高溫?zé)Y(jié)窗口這一目標(biāo)，在不降低正銀漿料其他性能的基礎(chǔ)上，通過在漿料中添加預(yù)先合成的無機(jī)混合添加劑來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展硅太陽能電池正銀漿料的高溫?zé)Y(jié)窗口，所用的無機(jī)混合添加劑為特定軟化點(diǎn)的玻璃料和特定尺寸的納米二氧化硅按一定質(zhì)量百分比組成。無機(jī)混合添加劑的加工工藝為球磨、烘干工藝。
以下列舉具體實(shí)例進(jìn)一步說明，但并不作為本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1
一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口的硅太陽能電池正銀漿料(配制IOOg)，其制作流程如下
稱量平均粒徑為40nm的二氧化硅6g，稱量粒徑1-6 μ m,軟化點(diǎn)440°C的玻璃粉 92g，稱量粒徑0. 5-3 μ m的Bi2O3的2g，將混合料球磨池，烘干后得到無機(jī)混合添加劑。
將有機(jī)樹脂按原料重量的1_10%，溶劑按原料重量的5-15%，有機(jī)改性添加劑按原料重量的1-5 %，進(jìn)行稱量，攪拌混合，得到有機(jī)載體。
漿料配制稱量無機(jī)混合添加劑8g，銀粉82g，有機(jī)載體10g，在容器中攪拌分散均勻后進(jìn)行三輥研磨，制得漿料細(xì)度小于 ο μ m的銀漿。
使用該漿料制作單晶125電池片，經(jīng)過不同燒結(jié)工藝后，其電池片編號為Al組。
按上敘方法制作另一種漿料共100g，用相同含量的玻璃料代替無機(jī)混合添加劑， 使用該漿料制作單晶125電池片，經(jīng)過不同燒結(jié)工藝后，其電池片編號為Bl組。
表1兩種電池片的轉(zhuǎn)換效率對比如下
權(quán)利要求
1.一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口的硅太陽能電池正銀漿料，其特點(diǎn)在于，所述的正銀漿料由以下組分及含量(質(zhì)量百分比)的原料制成銀粉，80-90% ；無機(jī)混合添加劑，1-8% ；有機(jī)樹脂，1-10% ；溶劑，5-15% ；有機(jī)改性添加劑，1-5%。
2.如權(quán)利要求1所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述無機(jī)混合添加劑， 是由特定軟化點(diǎn)的玻璃料，特定尺寸的納米二氧化硅和超細(xì)Bi2O3按一定比例稱料，經(jīng)球磨、烘干而得到的。
3.如權(quán)利要求2所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述玻璃料為I^b-B-Si 系玻璃粉，玻璃粉的軟化點(diǎn)為400-460°C，玻璃粉的粒徑范圍是l-6um。
4.如權(quán)利要求2所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述納米二氧化硅的粒徑為30-100nm，純度為大于99. 5%。
5.如權(quán)利要求2所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述超細(xì)Bi2O3的粒徑為0. 5-3um，純度為大于99. 5%0
6.如權(quán)利要求2所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述無機(jī)混合添加劑中玻璃料的質(zhì)量百分含量為80-95%，納米二氧化硅的質(zhì)量百分含量為20-5%，超細(xì)Bi2O3 的質(zhì)量百分含量為1_5%。
7.如權(quán)利要求1所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料，其特征在于所述銀粉由球形銀粉和片狀銀粉組成，球形銀粉的粒徑為0. 1-3. Oum,片狀銀粉的粒徑為0. 5-8. Oum,球形銀粉與片狀銀粉的質(zhì)量百分比為(100-x) x，x的取值范圍為10-50。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的寬高溫?zé)Y(jié)窗口正銀漿料的制造方法，其制造方法包括將玻璃料與納米二氧化硅按一定比例配料，把混合料裝入球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中加入一定質(zhì)量百分比的瑪瑙球和純凈水，球磨2-12h，出料并烘干后得到無機(jī)混合添加劑；將有機(jī)樹脂，溶劑，有機(jī)改性添加劑按一定比例稱量，攪拌混合，得到有機(jī)載體；最后將銀粉， 無機(jī)混合添加劑和有機(jī)載體按一定比例稱量，攪拌混合，經(jīng)三輥軋漿機(jī)研磨得到正銀漿料， 漿料的細(xì)度小于10um。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種寬高溫?zé)Y(jié)窗口硅太陽能電池正銀漿料的配方及其制備方法。其主要特點(diǎn)是在銀漿中添加了一種經(jīng)過預(yù)處理而得到的無機(jī)混合添加劑，使?jié){料的高溫?zé)Y(jié)窗口顯著變寬，正銀漿料的工藝性能大幅提高。無機(jī)混合添加劑由是由特定軟化點(diǎn)的玻璃料，特定尺寸的納米二氧化硅和超細(xì)Bi2O3組成。電池片用隧道爐快速燒結(jié)進(jìn)行熱處理時，該無機(jī)混合添加劑對電池正面的氮化硅減反射膜有很好的腐蝕作用，有利于銀-硅形成良好的歐姆接觸，使該正銀漿料的高溫?zé)Y(jié)窗口可達(dá)到80℃，比普通漿料高溫?zé)Y(jié)窗口擴(kuò)展了20-40℃。該銀漿的制造方法包括無機(jī)混合添加劑的配方和預(yù)處理方法、銀漿的配方和漿料的加工工藝。
文檔編號H01B1/16GK102543252SQ20121003006
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者范琳 申請人:范琳