CN114758812A - 晶体硅太阳能电池用背银浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池用背银浆及其制备方法，属于导电浆料技术领域。本发明所述晶体硅太阳能电池用背银浆包括：银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂；所述银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5；所述有机助剂为钛酸四丁酯；所述溶剂A的添加量以控制银浆黏度30～60Pa.s为准。本发明完美的解决了背银银铝接触问题，减少银铝合金的生成，从而防止在烧结过程中产生的铝丁刺和由于膨胀系数不同导致的银铝接触裂纹与空洞。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池用背银浆及其制备方法，属于导电浆料技术领域。
背景技术
晶体硅太阳能电池是一种利用半导体硅的光电效应，将太阳能转变为电能的电池器件。其在光照条件下产生的内部电流，通过正、背电极将电能输出。近年来电池片不断升级，浆料不断迭代，银铝接触正成为晶体硅太阳能电池用背银浆的一个关键点，特别是在低固含量下尤为关键，然而市面上很少有相关的发明专利。
随着太阳能电池对浆料的要求不断提高，目前背银浆料银含量在逐年降低，导致烧结致密性不够，银铝搭接处容易出现缺陷，导致电池片电阻升高，甚至电池片出现不导电的，EL测试全黑的重大问题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种新的晶体硅太阳能电池用背银浆。
为达到本发明的上述第一个目的，所述晶体硅太阳能电池用背银浆包括：银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂；所述银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5；所述有机助剂为钛酸四丁酯；所述溶剂A的添加量以控制银浆粘度30～60Pa.s为准。
在一种具体实施方式中，所述银粉为银粉A和银粉B，所述银粉A为片状、针状或板状银粉，平均粒径在1～1.5μm；所述银粉B为球状银粉，平均粒径在0.5～2μm；所述银粉A和银粉B的质量比优选为1～6：6～12。
在一种具体实施方式中，所述银粉A的比表面积0.5～2m2/g；所述银粉B比表面积为1～5m2/g。
在一种具体实施方式中，所述有机粘结剂中包括树脂和溶剂B，所述树脂是由一种或几种不同分解温度的有机树脂组成，所述树脂优选包括松香、醋酸纤维素、乙基纤维素、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述溶剂A或溶剂B为乙酸乙酯、松油醇、醇酯十二、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、DBE中的一种或几种。
在一种具体实施方式中，所述树脂和溶剂B的质量比为5～40：60～95。
在一种具体实施方式中，所述有机粘结剂的方法如下：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂。
得到的有机粘结剂是透明均一的。
在一种具体实施方式中，所述玻璃粉由Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按照以下质量比：3～10:6～12:6～12:20～35:20～30:3～10:0～8:0～8:5～15:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5中的熔制而成；所述玻璃粉的平均粒径优选1～3μm。
在一种具体实施方式中，所述银浆细度小于10微米。
本发明的第二个目的是提供一种上述晶体硅太阳能电池用背银浆的制备方法。
为达到上述目的，所述的晶体硅太阳能电池用背银浆的制备方法包括：将银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂混合混匀，银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5，然后再研磨轧浆3～10次得到细度小于10微米、溶剂A的添加量以控制粘度为30～60Pa.s的银浆。
在一种具体实施方式中，所述方法还包括有机粘结剂的制备：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂；
优选还包括玻璃粉的制备：将所述Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按比例混合后在1100～1400℃下熔融4～7小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1～3μm的玻璃粉。
有益效果：
1.本发明完美的解决了背银银铝接触问题，减少银铝合金的生成，从而防止在烧结过程中产生的铝丁刺和由于膨胀系数不同导致的银铝接触裂纹与空洞。
2.本发明涉及的具有良好银铝接触的晶体硅太阳能电池用背银浆主要由导电功能相、有机载体、无机粘结剂和其他助剂四大部分组成，经印刷至硅片并在烧结过程中与铝浆形成致密接触，起到收集电流的作用。背电极与铝浆的良好接触是晶体硅太阳能电池用背银浆的关键。
3.本发明使用片状、针状或板状银粉和球性银粉搭配，有效的提高了烧结后银层的致密性，降低了银电极线电阻和银铝接触电阻。
4.自制玻璃粉在烧结中良好的侵润银粉，使银电极致密，降低了银电极电阻，同时，玻璃粉能有效的滞缓了焊接后焊锡对银的侵蚀，增加了抗老化性能，提供了老化附着力。
附图说明
图1为实施例1和对比例1的PL测试图，其中图1中左下和右上浅色方块为实验例1，右下和左上深色方块为对比例1；
图2为实施例1电极显微镜下的形貌图；
图3对比例3电极显微镜下的形貌图。
具体实施方式
为达到本发明的上述第一个目的，所述晶体硅太阳能电池用背银浆包括：银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂；所述银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5；所述有机助剂为钛酸四丁酯；所述溶剂A的添加量以控制银浆粘度30～60Pa.s为准。
在一种具体实施方式中，所述银粉为银粉A和银粉B，所述银粉A为片状、针状或板状银粉，平均粒径在1～1.5μm；所述银粉B为球状银粉，平均粒径在0.5～2μm；所述银粉A和银粉B的质量比优选为1～6：6～12。
在一种具体实施方式中，所述银粉A的比表面积0.5～2m2/g；所述银粉B比表面积为1～5m2/g。
在一种具体实施方式中，所述有机粘结剂中包括树脂和溶剂B，所述树脂是由一种或几种不同分解温度的有机树脂组成，所述树脂优选包括松香、醋酸纤维素、乙基纤维素、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述溶剂A或溶剂B为乙酸乙酯、松油醇、醇酯十二、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、DBE中的一种或几种。
在一种具体实施方式中，所述树脂和溶剂的质量比为5～40：60～95。
在一种具体实施方式中，所述有机粘结剂的方法如下：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂。
得到的有机粘结剂是透明均一的。
在一种具体实施方式中，所述玻璃粉为Bi-Pb-B-Si-Al体系，所述玻璃粉优选由Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按照以下质量比：3～10:6～12:6～12:20～35:20～30:3～10:0～8:0～8:5～15:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5中的熔制而成；所述玻璃粉的平均粒径优选1～3μm。
在一种具体实施方式中，所述银浆细度小于10微米。
为达到上述第二个目的，所述的晶体硅太阳能电池用背银浆的制备方法包括：将银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂混合混匀，银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5混合混匀，然后再研磨轧浆3～10次得到细度小于10微米、溶剂A的添加量以控制粘度为30～60Pa.s的银浆。
在一种具体实施方式中，所述方法还包括有机粘结剂的制备：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂；
优选还包括玻璃粉的制备：将所述Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按比例混合后在1100～1400℃下熔融4～7小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1～3μm的玻璃粉。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明粘度的测定方法为使用安东帕流变仪，在剪切速率15/s，间隙0.1mm，温度25℃条件下测试。
有机粘结剂的制备：按所述配方比例称取质量分数8％的乙基纤维素；称取质量分数92％的松油醇；然后在80℃温度下溶解3小时，得到透明均一的有机粘结剂；
玻璃粉粉制备：按所述配方称取一定质量分数的6份Bi2O3、10份PbO、10份B2O3、27份SiO2、24份CuO、5份MnO2、2份ZnO、3份ZrO2、10份Al2O3、3份Cr2O3混合，配制好玻璃料，并在1250℃下熔融6小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1.73微米的玻璃粉成品；
按照上述配方比例，称取重量份数为：一种平均粒径在1.21μm，平均比表面积1.21m2/g的片状、针状或板状银粉15份，另一种平均粒径在0.91μm，平均比表面积为1.41m2/g球状银粉44.8份；玻璃粉1.2份；有机粘结剂30份；溶剂松油醇7份，钛酸四丁酯1份，混合均匀后用三辊研磨机轧浆8次，并使细度小于10微米、粘度为31.36Pa.s，制得具有良好银铝接触的晶体硅太阳能电池用背银浆。
实施例2
有机粘结剂的制备：按所述配方比例称取质量分数8％的乙基纤维素；称取质量分数92％的松油醇；然后在80℃温度下溶解3小时，得到透明均一的有机粘结剂；
玻璃粉粉制备：按所述配方称取一定质量分数的6份Bi2O3、10份PbO、10份B2O3、27份SiO2、24份CuO、5份MnO2、2份ZnO、3份ZrO2、10份Al2O3、3份Cr2O3混合，配制好玻璃料，并在1250℃下熔融6小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1.73微米的玻璃粉成品；
按照上述配方比例，称取重量份数为：一种平均粒径在1.21μm，平均比表面积1.21m2/g的片状、针状或板状银粉15份，另一种平均粒径在0.91μm，平均比表面积为1.41m2/g球状银粉44.8份；玻璃粉1.2份；有机粘结剂28份；溶剂松油醇7份，钛酸四丁酯3份，混合均匀后用三辊研磨机轧浆8次，并使细度小于10微米、粘度为30.76Pa.s，制得具有良好银铝接触的晶体硅太阳能电池用背银浆。
实施例3
有机粘结剂的制备：按所述配方比例称取质量分数8％的乙基纤维素；称取质量分数92％的松油醇；然后在80℃温度下溶解3小时，得到透明均一的有机粘结剂；
玻璃粉粉制备：按所述配方称取一定质量分数的6份Bi2O3、12份PbO、10份B2O3、25份SiO2、21份CuO、8份MnO2、4份ZnO、3份ZrO2、8份Al2O3、3份Cr2O3混合，配制好玻璃料，并在1250℃下熔融6小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1.53微米的玻璃粉成品；
按照上述配方比例，称取重量份数为：一种平均粒径在1.21μm，比表面积1.21m2/g的片状、针状或板状银粉15份，另一种平均粒径在0.91μm，比表面积为1.41m2/g球状银粉44.8份；玻璃粉1.2份；有机粘结剂30份；溶剂松油醇7份，钛酸四丁酯1份，混合均匀后用三辊研磨机轧浆8次，并使细度小于10微米、粘度为31.59Pa.s，制得具有良好银铝接触的晶体硅太阳能电池用背银浆。
对比例1
有机粘结剂的制备：按所述配方比例称取质量分数8％的乙基纤维素；称取质量分数92％的松油醇；然后在80℃温度下溶解3小时，得到透明均一的有机粘结剂；
玻璃粉粉制备：按所述配方称取一定质量分数的6份Bi2O3、10份PbO、10份B2O3、27份SiO2、24份CuO、5份MnO2、2份ZnO、3份ZrO2、10份Al2O3、3份Cr2O3混合，配制好玻璃料，并在1250℃下熔融6小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1.73微米的玻璃粉成品；
按照上述配方比例，称取重量份数为：一种平均粒径在1.21μm，比表面积1.21m2/g的片状、针状或板状银粉15份，另一种平均粒径在0.91μm，比表面积为1.41m2/g球状银粉44.8份；玻璃粉1.2份；有机粘结剂30份；溶剂松油醇8份，混合均匀后用三辊研磨机轧浆8次，并使细度小于10微米、粘度为28.65Pa.s，制得具有良好银铝接触的晶体硅太阳能电池用背银浆。
对比例2
市面上常见的PERC背面银浆广州市儒兴科技有限股份有限公司RX63600A7-5-8。
对比例3
市面上常见的低固含量PERC背面银浆，长沙新材料产业研究院有限公司HT3612
具体测试方法如下：
拉力：印刷固定图案(长20cm，宽0.8mm矩形图案)，350℃下焊接测试焊接拉力。
高温焊接时拉力：印刷固定图案(长20cm，宽0.8mm矩形图案)，450℃下焊接测试焊接拉力。
烘箱老化拉力：印刷固定图案(长20cm，宽0.8mm矩形图案)，350℃焊接后放入烘箱中，温度150℃，1个小时后取出测试拉力。
PL(光致发光)测试：印刷固定方块图按(如下图1实验例和对比例)在同一张电池片上，并在上方印刷市面上常见的铝浆，测试其PL，PL越亮表示电池片少子寿命越高，浆料对钝化层的刻蚀越少。
电性能：在太阳能PERC电池片上印刷上述PERC背银浆料，烘干，与PERC铝浆、PERC正银共烧，峰值温度750-830℃，形成背电极。
电极形貌：在显微镜下观察电极银铝接触形貌，如图2和3所示。
实施例及对比例检测具体数据如下：
表1实施例1-3及对比例1-3检测结果
图1为实施例1和对比例1的PL测试情况，实施例1明显较亮，这依赖于采用本发明的方法会在烧结过程中在电极表面形成一层膜，阻止铝浆对银电极的浸入，同时也降低了浆料对电池片钝化层的刻蚀，提高了少子寿命。
图2为实施例1电极形貌，其银铝接触，形状规整接触处无缺陷，图3为对比例3电极形貌，其银铝接触处有许多黑点，这是在烧结过程中由于银铝界面各组分膨胀系数不同导致在升温和降温过程中导致的凹陷和缺陷。
Claims (10)
1.晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述晶体硅太阳能电池用背银浆包括：银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂；所述银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5；所述有机助剂为钛酸四丁酯；所述溶剂A的添加量以控制银浆粘度30～60Pa.s为准。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述银粉为银粉A和银粉B，所述银粉A为片状、针状或板状银粉，平均粒径在1～1.5μm；所述银粉B为球状银粉，平均粒径在0.5～2μm；所述银粉A和银粉B的质量比优选为1～6：6～12。
3.根据权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述银粉A的比表面积0.5～2m2/g；所述银粉B比表面积为1～5m2/g。
4.根据权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述有机粘结剂中包括树脂和溶剂B，所述树脂是由一种或几种不同分解温度的有机树脂组成，所述树脂优选包括松香、醋酸纤维素、乙基纤维素、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述溶剂A或溶剂B为乙酸乙酯、松油醇、醇酯十二、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、DBE中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述树脂和溶剂B的质量比为5～40：60～95。
6.根据权利要求4所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述有机粘结剂的方法如下：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂。
7.根据权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述玻璃粉为Bi-Pb-B-Si-Al体系，所述玻璃粉由Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按照以下质量比：3～10:6～12:6～12:20～35:20～30:3～10:0～8:0～8:5～15:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5:0～5中的熔制而成；所述玻璃粉的平均粒径优选1～3μm。
8.根据权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池用背银浆，其特征在于，所述银浆细度小于10微米。
9.如权利要求1～8任一项所述的晶体硅太阳能电池用背银浆的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将银粉、有机粘结剂、溶剂A、玻璃粉、有机助剂混合混匀，银粉、有机粘结剂、玻璃粉、有机助剂的质量比为：35～75:25～45:0.1～5:0.5～5，然后再研磨轧浆3～10次得到细度小于10微米、溶剂A的添加量以控制粘度为30～60Pa.s的银浆。
10.根据权利要求9所述的晶体硅太阳能电池用背银浆的制备方法，其特征在于，所述方法还包括有机粘结剂的制备：将所述树脂和溶剂B混合后在50～100℃溶解1～3小时，得到有机粘结剂；
优选还包括玻璃粉的制备：将所述Bi2O3、PbO、B2O3、SiO2、CuO、MnO2、ZnO、ZrO2、Al2O3、As2O3、CaCO3、K2CO3、Li2CO3、Rb2CO3、GeO2、Ga2O3、Cr2O3、Co3O4、NiO按比例混合后在1100～1400℃下熔融4～7小时，随后将熔融态玻璃料导入去离子水中水淬再球磨，烘干，得到平均粒径1～3μm的玻璃粉。
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