晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池材料技术领域,具体涉及一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法。
背景技术
短缺的能源已严重影响人们的生活和制约社会的发展。丰富的太阳能是重要的清洁能源,是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。第一次石油危机之后,各国竞相开展太阳能、水能、风能等清洁和可再生能源的应用研究,尤其是太阳能的应用研究最为广泛。
太阳能作为一种绿色能源对环境没有任何无污染性,而且它的来源简单,可以说是在人类的生存年限内其是取之不尽用之不竭的。太阳能不仅是一次性能源,还是清洁能源,它资源丰富、普遍存在、无需运输、还可***、最重要的是对环境没有任何污染。太阳能电池也因太阳能的特殊性具有许多其他发电方式所不具备的优点:不受地域限制、不消耗燃料、规模可大可小、灵活性大、无污染、无噪音、安全可靠、建设周期短、维护简单、最具有大规模应用的可能性。所以很多专家把太阳能能源作为可替代的能源去开发,希望太阳能够造福于人类。现如今所使用的太阳能有很大一部分是由太阳电池转换得来的。因为太阳能电池对光有感应,能够把照射在其表面的光能转换为电能。目前,在有关专家的努力下,太阳能电池己经走向了商业化和产业化。
玻璃粉作为高温粘能相,其软化温度决定烧结峰值温度。玻璃粉对硅基板和金属粉末的润湿性能对膜层的烧接强度非常有帮助,良好的润湿性能良好,膜层的燥接强度就高,反之亦然。电子浆料用的低焰玻璃的热膨胀系数是一种匹配参数,过大将导致晶体硅电池片翅曲严重,一般要求热膨胀系数和桂基板的相近,最好是相同。热膨胀系数不匹配,烧结后得到的电池片性能将有非常大的热应力,电池片在工作期间有较大的热冲击,大的热应力有可能导致电池片裂直至失效。玻璃作为高温粘结相在烧结过程中生成液相进行迁移,在此过程可以携带和包裹金属颗粒进行迁移和润湿,进而促进了金属颗粒烧结致密化。晶硅太阳能电池正面银电极丝网印刷所用的装料是以超细高纯银粉为主体填料,与一定比例的玻璃粉、有机载体搭配配制而成,在影响太阳能电池性能的众多因素中,玻璃粉是一个关键的因素,它直接影响太阳能电池的电学性能,尤其是影响其串联电阻(Rs),进而影响到电池的光电转换效率。这是因为串联电阻大小主要取决于正面银浆能否与硅基片形成良好的欧姆接触,而玻璃粉又在欧姆接触中扮演着关键的作用。到目前为止,国内外对适合太阳能电池正面银装的玻璃粉的研究还较少,并且不够***和深入。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法,该玻璃粉具有低的熔点和玻璃化转变温度、高温溶融状态下对硅基板及银粉有良好的浸润性、能够穿透减反射膜层形成良好的欧姆接触,应用于太阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
为了实现上述目的,本发明采用的技术手段为:
一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 10~20份,三氧化二铝 6~10份,石棉绒 2~6份,石灰膏 0.1~0.8份,环烷酸钠 0.1~0.5份,碱土金属氧化物1.8~3.6份,氧化锌 1~3份,二氧化硅 2~5份,碳酸盐 3~13份,硫酸盐 8~15份,氧化铅 1~4份。
所述碱土金属氧化物为氧化铍。
所述碳酸盐为碳酸钾。
所述硫酸盐为硫酸镁。
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 12~18份,三氧化二铝 7~9份,石棉绒 3~5份,石灰膏 0.3~0.6份,环烷酸钠 0.2~0.4份,碱土金属氧化物2~3份,氧化锌 1~3份,二氧化硅 3~4份,碳酸盐 5~8份,硫酸盐 10~12份,氧化铅 2~3份。
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 16份,三氧化二铝 8份,石棉绒 4份,石灰膏 0.5份,环烷酸钠 0.3份,碱土金属氧化物2.3份,氧化锌 1.6份,二氧化硅 3.5份,碳酸盐 6份,硫酸盐 11份,氧化铅 2.5份。
所述晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至320~380℃,搅拌20~40h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,300~340℃条件下保温2~6h,然后升温至1100~1350℃,熔融1~3h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过筛得玻璃粉。
步骤1)中加热至360℃,搅拌30h。
步骤3)中球磨为湿法球磨,球磨时间为10~16h,球磨机转速为350~450rpm,球磨介质与玻璃料质量比为0.5~1.8:1。
步骤3)中过筛为过250~400目筛。
有益效果:本发明提供的一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉及其制备方法,该玻璃粉具有低的熔点和玻璃化转变温度、高温溶融状态下对硅基板及银粉有良好的浸润性、能够穿透减反射膜层形成良好的欧姆接触,应用于太阳能电池中可以明显提高太阳能电池的光电转换效率。
具体实施方式
实施例1
一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 10份,三氧化二铝 6份,石棉绒 2份,石灰膏 0.1份,环烷酸钠 0.1份,氧化铍1.8份,氧化锌 1份,二氧化硅 2份,碳酸钾 3份,硫酸镁 8份,氧化铅 1份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例2
一种晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 20份,三氧化二铝 10份,石棉绒 6份,石灰膏 0.8份,环烷酸钠 0.5份,氧化铍3.6份,氧化锌 3份,二氧化硅 5份,碳酸钾 13份,硫酸镁 15份,氧化铅 4份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例3
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 12份,三氧化二铝 7份,石棉绒 3份,石灰膏 0.3份,环烷酸钠 0.2份,氧化铍2份,氧化锌 1份,二氧化硅 3份,碳酸钾 5份,硫酸镁 10份,氧化铅 2份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例4
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 18份,三氧化二铝 9份,石棉绒 5份,石灰膏 0.6份,环烷酸钠 0.4份,氧化铍3份,氧化锌 3份,二氧化硅 4份,碳酸钾 8份,硫酸镁 12份,氧化铅 3份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例5
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 14份,三氧化二铝 7.5份,石棉绒 3.3份,石灰膏 0.42份,环烷酸钠 0.28份,氧化铍2.3份,氧化锌 1.9份,二氧化硅 3.6份,碳酸钾 6.8份,硫酸镁 11份,氧化铅 2.4份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例6
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 16份,三氧化二铝 8份,石棉绒 4份,石灰膏 0.5份,环烷酸钠 0.3份,碱土金属氧化物2.3份,氧化锌 1.6份,二氧化硅 3.5份,碳酸盐 6份,硫酸盐 11份,氧化铅 2.5份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
实施例7
晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉,组分及各组分质量份数如下:玉米淀粉 13份,三氧化二铝 8.4份,石棉绒 3.6份,石灰膏 0.7份,环烷酸钠 0.4份,碱土金属氧化物2.9份,氧化锌 2.2份,二氧化硅 2.6份,碳酸盐 11份,硫酸盐 11份,氧化铅 2份。
制备方法,包括如下步骤:
1)将三氧化二铝、碱土金属氧化物、氧化锌、二氧化硅、碳酸盐、硫酸盐和氧化铅按比例混合,置于坩埚中,加热至360℃,搅拌30h;
2)将剩余物料按比例添加到步骤1)坩埚中,320℃条件下保温4h,然后升温至1200℃,熔融2h,然后直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃料;
3)将步骤2)的玻璃料进行球磨、干燥、过300目筛得玻璃粉。球磨为湿法球磨,球磨时间为12h,球磨机转速为380rpm,球磨介质与玻璃料质量比为1.2:1。
将实施例1~7中制备得到的晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉做DSC曲线,得到玻璃化温度;应用于单晶硅太阳能电池片得到的平均转换效率,结果见表1。
表1:
|
光电转换效率 |
玻璃化转变温度 |
实施例1 |
16.71% |
421 |
实施例2 |
15.72% |
435 |
实施例3 |
19.28% |
378 |
实施例4 |
20.35% |
386 |
实施例5 |
27.54% |
365 |
实施例6 |
30.55% |
360 |
实施例7 |
22.61% |
419 |