CN101752459B - 太阳能电池铝导电浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池铝导电浆料的制备方法，用该方法制得的铝导电浆料不含铅，解决了环境污染问题，在制备过程中所获得的无铅玻璃粉的线膨胀系数与硅片接近，提高了烧制后的成功率。该浆料的制备步骤包括(1)玻璃粉的制备；(2)无机粘合剂玻璃金属粉的制备；(3)有机载体的制作；(4)选用2-5μm的C粉以备用；(5)铝导电浆料的配制：该浆料由重量百分比为75-85％的已被氮化铝包裹的铝粉、9-20％的有机载体、3-4％的无机粘合剂玻璃金属粉、1-3％的C粉组成，总量100％，混合后，用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为25000-35000mpa·s的产品。
Description
技术领域
本发明涉及导电浆料制备技术领域，特别涉及一种太阳能电池铝导电浆料的制备方法。
背景技术
太阳能电极导电浆料属于电子信息材料之一，导电浆料作为硅太阳能电池中常用的结构材料，直接关系到电池的转换效率和稳定性，该技术在LED(液晶显示器件)、LTCC(低温共烧结陶瓷电路板)、陶瓷电容、新型集成电路、航天航空等领域也有重要的应用。
公告号为CN100446277C的中国专利公报公开了一种硅太阳能背场铝导电浆料组成及制备方法，该浆料由导电铝粉70-80％、含铅玻璃粘合剂1-10％；有机载体15-30％组成，有机载体由有机溶剂和有机添加剂组成，有机溶剂为松油醇、醚类中的任一种或它们的组合；所述有机添加剂为乙基纤维素、松香、酚醛树脂中的一种或一种以上的组合。上述技术方案存在如下不足之处：(1)所述铝导电浆料中成份含有铅，对环境造成极大污染。(2)玻璃粉烧结工艺单一，制得的玻璃粉与硅片的线膨胀率差异较大，使得烧制后成品成功率较低。(3)有机载体基本都是单一树脂，其触变性以及烧结过程中防止金属粉氧化的能力较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池铝导电浆料的制备方法，用该方法制得的铝导电浆料不含铅，解决了环境污染问题，在制备过程中所获得的无铅玻璃粉的线膨胀系数与硅片接近，提高了烧制后的成功率。
本发明所提出的技术方案是这样的：一种高性能环保型太阳能电池铝导电浆料的制备方法，所述铝导电浆料的制备步骤为：
(1)玻璃粉的制备
玻璃粉按重量百分比Al2O3 8～15％；SiO2 20～40％；V2O2 1～5％；NiO 0～3％；ZnO 6～10％；Bi2O3 32～40％；Sb2O3 4～6％；Cr2O3 0～2％；Fe2O3 5～10％；总量100％，配制成玻璃氧化物粉；将配好的玻璃粉混合均匀，装入瓷坩埚中，放入硅碳棒炉，以30～50℃/s速率升温预热至400～700℃保温0.5h，再以50-80℃/s速率升温至1200～1500℃，熔炼3h，水淬，烘干至含水量小于5％，再放入1200～1500℃炉中3h，水淬，破碎后放入球磨机中，控制ZrO2球∶玻璃粉∶去离子水＝2∶1∶0.5，球磨至粒度4-5μm，烘干备用。
(2)无机粘合剂玻璃金属粉的制备
将重量百分比1～5％铟粉、1～3％P2O5加入到制好的玻璃粉中，总量100％，均匀混合后，用速度为1000～1500转/分的粉碎机转1分钟后获得粒度为2-5μm的无机粘合剂玻璃金属粉；
(3)有机载体的制作：
按重量百分比将复合纤维素1～3％；松香改性醇酸树脂1～5％；硬脂酸钙或硬脂酸锌0.5～5％，松油醇30～60％；二甘醇单甲醚或二甘醇单丁醚1～10％；添加剂30～50％；总量100％；其中复合纤维素选用两种不同粘度的乙基纤维素组成：220cps纤维素∶100cps纤维素＝1∶5～4∶6；添加剂包括二甘醇单丁醚醋酸酯、十六醇、葑醇、苯氧乙醇、刺柏烯、苯甲醇中的一种或一种以上；
(4)选用2-5μm的C粉以备用；
(5)铝导电浆料的配制：
该浆料由重量百分比为75～85％的已被氮化铝包裹的铝粉、9～20％的有机载体、3～4％的无机粘合剂玻璃金属粉、1～3％的C粉组成，总量100％，混合后，用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为25000-35000mpa·s的产品。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
(1)由于用Fe2O3和Sb2O3中的一种或两种进行掺杂后的无铅玻璃粉能够降低玻璃粉的软化温度(430～520℃之间)、降低烧结后的方阻，从而，提高了光电转化率。
(2)经过分段升温、多次水淬后的玻璃粉线膨胀系数与硅接近；而C粉的加入，能够在烧结结束后，形成微型空穴，极大的减少电极烧结过程中产生的应力，得出的成品弯曲度小，从而提高了烧结合格率。
单晶硅的光电转化率≥18％，多晶硅≥17％，方阻≤50mΩ/□。单晶硅厚的125×125mm薄片弯曲≤0.6mm，多晶硅210μm的156×156mm薄片不弯曲，不起铝珠，不起疱，电性能测试及组件无碎片现象，组件用EVA粘结，不起灰，无铝剥离现象，不含铅。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例一：
(1)玻璃粉的制备
玻璃粉按重量百分比Al2O3 10％；SiO2 25％；V2O2 5％；ZnO 10％；Bi2O3 35％；Sb2O3 5％；Fe2O3 10％，配制成玻璃氧化物粉；将配好的玻璃粉混合均匀，装入瓷坩埚中，放入硅碳棒炉，以30℃/s速率升温预热至500℃保温0.5h，再以80℃/s速率升温至1300℃，熔炼3h，水淬，烘干至含水量小于5％，再放入1200℃炉中3h，水淬，破碎后放入球磨机中，控制ZrO2球∶玻璃粉∶去离子水＝2∶1∶0.5，球磨至粒度5μm，烘干备用。
(2)无机粘合剂玻璃金属粉的制备
将重量百分比1％铟粉、2％P2O5加入到制好的玻璃粉中，总量为100％，均匀混合后，用速度为1000～1500转/分的粉碎机转1分钟后获的粒度为2-5μm的 无机粘合剂玻璃金属粉；
(3)有机载体的制作
按重量百分比将复合纤维素(220cps纤维素∶100cps纤维素＝1∶4)2％；松香改性醇酸树脂2％；硬脂酸钙或硬脂酸锌1％；松油醇60％；二甘醇单甲醚或二甘醇单丁醚1％；十六醇4％；苯甲醇25％；二甘醇单丁醚醋酸酯5％混合均匀，在100℃下融合；
(4)铝导电浆料的配制
将重量百分比为75％的已被氮化铝包裹的铝粉；20％的有机载体；3％的无机粘合剂玻璃金属粉；2％的2-5μm的C粉混合均匀，再用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为25000mpa·s左右的产品。
该浆料经测试，其性能满足本发明所述性能要求。
实施例2：
(1)玻璃粉的制备
玻璃粉按重量百分比Al2O3 8％；SiO2 40％；V2O2 2％；NiO 1％；ZnO 6％；Bi2O332％；Sb2O3 4％；Cr2O3 1％；Fe2O3 6％，均匀混合后按例1工艺制备玻璃粉、无机粘合剂玻璃金属粉和有机载体。
(2)铝导电浆料的配制
将重量百分比为80％的已被氮化铝包裹的铝粉，13％的有机载体，4％的无机粘合剂玻璃金属粉，3％的2-5μmC粉混合均匀，再用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为28000mpa·s左右的产品。
该浆料经测试，其性能满足本发明所述性能要求。
实施例三：
(1)玻璃粉的制备
玻璃粉按重量百分比Al2O3 15％；SiO2 20％；V2O2 1％；NiO 3％；ZnO 8％；Bi2O340％；Sb2O3 6％；Cr2O3 2％；Fe2O3 5％，均匀混合后按例一工艺制备玻璃粉、无机 粘合剂玻璃金属粉和有机载体。
(2)铝导电浆料的配制
将重量百分比为85％的已被氮化铝包裹的铝粉，9％的有机载体，5％的无机粘合剂玻璃金属粉，1％的2-5μm的C粉混合均匀，再用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为35000mpa·s左右的产品。
该浆料经测试，其性能满足本发明所述性能要求。
Claims (1)
1.一种太阳能电池铝导电浆料的制备方法，所述铝导电浆料的制备步骤为：
(1)玻璃粉的制备：
玻璃粉按重量百分比Al2O3 8-15％；SiO2 20-40％；V2O2 1-5％；NiO 0-3％；ZnO 6-10％；Bi2O3 32-40％；Sb2O34-6％；Cr2O3 0-2％；Fe2O35-10％；总量100％，配制成玻璃氧化物粉；将配好的玻璃粉混合均匀，装入瓷坩埚中，放入硅碳棒炉，以30-50℃/s速率升温预热至400～700℃保温0.5h，再以50-80℃/s速率升温至1200～1500℃，熔炼3h，水淬，烘干至含水量小于5％，再放入1200-1500℃炉中3h，水淬，破碎后放入球磨机中，控制ZrO2球∶玻璃粉∶去离子水＝2∶1∶0.5，球磨至粒度4-5μm左右，烘干备用；
(2)无机粘合剂玻璃金属粉的制备：
将重量百分比1～5％的铟粉、1～3％的P2O5加入到制好的玻璃粉中，总量100％，均匀混合后，用速度为1000～1500转/分的粉碎机转1分钟后获得粒度为2-5μm的无机粘合剂玻璃金属粉；
(3)有机载体的制作：
按重量百分比将复合纤维素1-3％；松香改性醇酸树脂1-5％；硬脂酸钙或硬脂酸锌0.5-5％，松油醇30-60％；二甘醇单甲醚或二甘醇单丁醚1-10％；添加剂30-50％；总量100％；其中复合纤维素选用两种不同粘度的乙基纤维素组成：220cps纤维素∶100cps纤维素＝1∶5～4∶6；添加剂包括二甘醇单丁醚醋酸酯、十六醇、葑醇、苯氧乙醇、刺柏烯、苯甲醇中的一种或一种以上；
(4)选用2-5μm的C粉以备用；
(5)铝导电浆料的配制：
该浆料由重量百分比为75-85％的已被氮化铝包裹的铝粉、9-20％的有机载体、3-4％的无机粘合剂玻璃金属粉、1-3％的C粉组成，总量100％，混合后，用三辊机研磨至粒度达15-30μm，得到粘度为25000-35000mpa·s的产品。
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