CN102024856A - 一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料及其制备方法,银铝浆料的组分及重量百分比为:银粉:15~35%,铝粉:30~70%,有机载体:10~15%,粘结料:1~5%,溶剂:3.5~13%,分散剂0.5~2%,所述有机载体是将10~30%的乙基纤维素树脂溶解于70~90%的有机溶剂中而成。本发明浆料以不含有害物质的环保玻璃粉作为粘结剂,环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂,制备的银铝浆不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE),完全符合欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC,做到了真正意义上的环保,有利于国产太阳能电池及其原料的进出口。
Description
技术领域
本发明属于电子材料技术领域,特别是一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术,成为世界各国竞相研究应用的热点。最近10年以每年平均30%的速度递增,最近3年更是以每年50%以上的速度高速增长。太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。目前,光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主,市场份额达90%,大面积商品化太阳电池效率可达到18-19%。目前的光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。
背电场浆料是晶硅太阳能电池背电极的重要材料,其通过丝网印刷的方法在晶体硅太阳能电池的硅片背面形成附着力强、低欧姆接触电阻的背电极栅线。
目前的电极印烧用电子浆料主要是铝浆、银浆和银铝浆三种,银浆通常于电池受光面,而银铝浆和铝浆用在背场电极。
电子浆料行业的环保标准遵循欧盟的RoHS指令(不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)及欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC,其中晶体硅太阳能电池背电场银浆、银铝浆目前在国内年使用量达150吨以上,而且随着光伏产业的增长,现有的含铅背电场银铝浆对环境的污染越来越大,它的使用将逐步受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料及其制备方法。
为解决以上技术问题,本发明提供了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其组分及重量百分比为:银粉:15~35%,铝粉:30~70%,有机载体:10~15%,粘结料:1~5%,溶剂:3.5~13%,分散剂0.5~2%,所述有机载体是将10~30%的乙基纤维素树脂溶解于70~90%的有机溶剂中而成。
所述有机载体中的有机溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇***、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物;
所述溶剂选自邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛脂或石油醚中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物;
所述分散剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸锌或微晶石蜡中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物;
所述粘结料的组分及质量百分比为:Bi2O3:45~55%;B2O3:20~25%;Al2O3:0~4%;SiO2:0.5~4%;CaO:0~4%;TiO2:0~4%;NiO:0~3%;NiO2:0~3%;ZnO:20~30%;
为解决以上技术问题,本发明提供了一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的制备方法,包括以下步骤:
(1)粘结料的制备:称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在900~1200℃的条件下,保温30~60分钟,随后用去离子水淬火后,球磨、过200~400目筛,即得粘结料;
(2)有机载体的制备:将乙基纤维素树脂按重量百分比10~30%加入到70~90%的有机溶剂中,然后置于75~100℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;
(3)背电场银铝浆料的制备:按照重量百分比取15~35%的银粉、30~70%的铝粉、10~15%步骤(2)的有机载体、1~5%步骤(1)的粘结料、3.5~13%的溶剂、0.5~2%的分散剂,混合均匀后,分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料。
所述步骤(3)中银粉的粒径为0.2~1微米,所述铝粉的粒径为3~6微米;
所述步骤(3)是在行星式搅拌机里混合;
所述步骤(3)是在三辊机内分散。
与现有技术相比,本发明环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料及其制备方法至少具有以下优点:本发明背电场银铝浆料以不含有害物质的环保玻璃粉作为粘结剂,环保型有机试剂作为溶剂和稀释剂,制备的银铝浆不含欧盟RoHS指令所禁止的六项物质(Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE),完全符合欧盟RoHS关于邻苯二甲酸酯的指令2005/84/EC,做到了真正意义上的环保,有利于国产太阳能电池及其原料的进出口。
具体实施方式
本发明银铝浆料的组分及质量百分比如下表1所示:
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
银粉 | 15% | 35 | 25 | 30 | 34 |
铝粉 | 70% | 30 | 50 | 40 | 50 |
有机载体 | 10% | 15 | 12 | 15 | 10 |
粘结料 | 1% | 5 | 2.5 | 3 | 2 |
溶剂 | 3.5% | 13 | 10 | 10 | 3 |
分散剂 | 0.5% | 2 | 0.5 | 2 | 1 |
本发明银铝浆料的粘结料的组分及质量百分比如下表2所示:
表2
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
Bi2O3 | 45% | 55% | 50% | 48% | 45% |
B2O3 | 24% | 22% | 25% | 20% | 19% |
Al2O3 | 4% | 0 | 0.5% | 0 | 0.5 |
SiO2 | 4% | 1% | 1% | 0.5% | 0.5 |
CaO | 1% | 0 | 0.5% | 4% | 0 |
TiO2 | 2% | 0.5% | 1% | 0 | 4 |
NiO | 0 | 1% | 0 | 3 | 1 |
NiO2 | 0 | 0.5% | 2% | 3% | 0 |
ZnO | 20% | 20% | 20% | 21.5% | 30% |
实施例一
(1)环保玻璃粘结料的制备
按照表2中实施例1中的组分及质量百分比称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在1200℃的条件下,保温60分钟,随后用去离子水淬火后,球磨至0.5~2微米,最后过200目过筛,即得不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质的粘结料;
(2)有机载体的制备
将乙基纤维素树脂按重量百分比10%加入到90%的有机溶剂中,然后置于75℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;所述有机溶剂由重量百分比为50%的丁基卡必醇和重量百分比为50%的丙二醇甲醚醋酸酯组成;
(3)背电场银铝浆料的制备
按照表1中所列的组分及质量百分比取粒径为0.2-1微米的超细银粉、粒径为3-6微米的铝粉、步骤(2)的有机载体、步骤(1)的粘结料,以及溶剂和分散剂,将其在行星式搅拌机里混合均匀后,在三辊机上分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,所述溶剂为邻苯二甲酸二辛脂,所述分散剂为聚乙烯蜡。
实施例二
(1)环保玻璃粘结料的制备
按照表2中实施例2中的组分及质量百分比称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在900℃的条件下,保温60分钟,随后用去离子水淬火后,球磨至0.5~2微米,最后过400目过筛,即得不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质的粘结料;
(2)有机载体的制备
将乙基纤维素树脂按重量百分比30%加入到70%的有机溶剂中,然后置于100℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;所述有机溶剂由重量百分比为10%的丙二醇甲醚醋酸酯、重量百分比为50%的乙二醇***、重量百分比为30%的乙二醇单丁醚醋酸酯、重量百分比为5%的石油醚,以及重量百分比为5%的松油醇组成;
(3)背电场银铝浆料的制备
按照表1的组分及质量百分比取粒径为0.2-1微米的超细银粉、粒径为3-6微米的铝粉、步骤(2)的有机载体、步骤(1)的粘结料以及溶剂和分散剂,将其在行星式搅拌机里混合均匀后,在三辊机上分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,所述溶剂的组分及重量百分比为:邻苯二甲酸二辛脂:13%;邻苯二甲酸二丁脂:20%;己二酸二辛酯:50%;石油醚:17%;所述分散剂的组分及重量百分比为:聚乙烯蜡:30%;硬脂酸锌:50%;微晶石蜡:20%。
实施例三
(1)环保玻璃粘结料的制备
按照表1中实施例3中的组分及质量百分比称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在1000℃的条件下,保温50分钟,随后用去离子水淬火后,球磨至0.5~2微米,最后过300目过筛,即得不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质的粘结料;
(2)有机载体的制备
将乙基纤维素树脂按重量百分比20%加入到80%的有机溶剂中,然后置于95℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;所述有机溶剂为乙二醇单丁醚醋酸酯;
(3)背电场银铝浆料的制备
按照表1所列的组分及质量百分比取粒径为0.2-1微米的超细银粉、粒径为3-6微米的铝粉、步骤(2)的有机载体、步骤(1)的粘结料以及溶剂和分散剂,将其在行星式搅拌机里混合均匀后,在三辊机上分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,所述溶剂由重量百分比为55%的己二酸二辛酯和重量百分比为45%的石油醚组成,所述分散剂为硬脂酸锌。
实施例四
(1)环保玻璃粘结料的制备
按照表2中实施例4中的组分及质量百分比称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在1100℃的条件下,保温60分钟,随后用去离子水淬火后,球磨至0.5~2微米,最后过300目过筛,即得不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质的粘结料;
(2)有机载体的制备
将乙基纤维素树脂按重量百分比25%加入到75%的有机溶剂中,然后置于95℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;所述有机溶剂为乙二醇单丁醚醋酸酯;
(3)背电场银铝浆料的制备
按照表1中实施例4的组分及质量百分比取粒径为0.2-1微米的超细银粉、粒径为3-6微米的铝粉、步骤(2)的有机载体、步骤(1)的粘结料,以及溶剂和分散剂,将其在行星式搅拌机里混合均匀后,在三辊机上分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,所述溶剂由重量百分比为50%的邻苯二甲酸二辛脂和重量百分比为50%的石油醚组成,所述分散剂由重量百分比为50%的硬脂酸锌和50%的聚乙烯蜡组成。
实施例五
(1)环保玻璃粘结料的制备
按照表2中实施例5中的组分及质量百分比称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在1200℃的条件下,保温55分钟,随后用去离子水淬火后,球磨至0.5~2微米,最后过400目过筛,即得不含Pb、Cd、Hg、Cr(VI)等有害物质的粘结料;
(2)有机载体的制备
将乙基纤维素树脂按重量百分比28%加入到72%的有机溶剂中,然后置于90℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;所述有机溶剂由重量百分比为20%的石油醚、重量百分比为30%的松节油和50%的松油醇组成;
(3)背电场银铝浆料的制备
按照表1中实施例5中的组分及质量百分比取粒径为0.2-1微米的超细银粉、粒径为3-6微米的铝粉、步骤(2)的有机载体、步骤(1)的粘结料,以及溶剂和分散剂,将其在行星式搅拌机里混合均匀后,在三辊机上分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,所述溶剂由重量百分比为50%的邻苯二甲酸二辛脂和重量百分比为35%的邻苯二甲酸二丁酯以及重量百分比为15%的己二酸二辛脂组成组成;所述分散剂为微晶石蜡。
本发明所制备的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的性能如下:
浆料最大细度≤15微米,平均细度≤10微米,固体含量45-85%,粘度150-300kcps(BROOKFIELD DV-II粘度计+14#转子,10RPM),烧结温度550-760℃。使用该背电场银铝浆料印刷、烧成后的硅太阳能电池有较高的光电转化效率。
以上所述仅为本发明的一种实施方式,不是全部或唯一的实施方式,本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换,均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其组分及重量百分比为:银粉:15~35%,铝粉:30~70%,有机载体:10~15%,粘结料:1~5%,溶剂:3.5~13%,分散剂0.5~2%,所述有机载体是将10~30%的乙基纤维素树脂溶解于70~90%的有机溶剂中而成。
2.如权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其特征在于:所述有机载体中的有机溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇***、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
3.如权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其特征在于:所述溶剂选自邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛脂和石油醚中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
4.如权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其特征在于:所述分散剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸锌和微晶石蜡中的一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
5.如权利要求1所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料,其特征在于:所述粘结料的组分及质量百分比为:Bi2O3:45~55%;B2O3:20~25%;Al2O3:0~4%;SiO2:0.5~4%;CaO:0~4%;TiO2:0~4%;NiO:0~3%;NiO2:0~3%;ZnO:20~30%。
6.一种权利要求5所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)粘结料的制备:称量原料,混合均匀后移转至高温炉内,在900~1200℃的条件下,保温30~60分钟,随后用去离子水淬火后,球磨、过200~400目筛,即得粘结料;
(2)有机载体的制备:将乙基纤维素树脂按重量百分比10~30%加入到70~90%的有机溶剂中,然后置于75~100℃的恒温水槽中,使乙基纤维素树脂完全溶解于有机溶剂中,最后过滤后,即得有机载体;
(3)背电场银铝浆料的制备:按照重量百分比取15~35%的银粉、30~70%的铝粉、10~15%步骤(2)的有机载体、1~5%步骤(1)的粘结料、3.5~13%的溶剂、0.5~2%的分散剂,将其混合均匀后,分散至10μm以下,即得环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料。
7.如权利要求6所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中银粉的粒径为0.2~1微米,所述铝粉的粒径为3~6微米。
8.如权利要求6所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,在行星式搅拌机里混合。
9.如权利要求6所述的环保型晶体硅太阳能电池背电场银铝浆料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,在三辊机内分散。
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