CN115985551A - 一种perc单晶正面导电浆料有机载体、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶硅太阳能电池领域，具体涉及H01B1/22，更具体地，本发明涉及一种PERC单晶正面导电浆料有机载体、制备方法及其应用。PERC单晶正面导电浆料有机载体，按重量份计，包括4‑10份树脂、2‑15份弹性体、4‑18份助剂、75‑85份溶剂。本发明在PERC单晶正面导电浆料有机载体中添加苯乙烯类热塑性弹性体，对浆料印刷后副栅的塑形具有非常好的效果，可以明显提高栅线的高宽比，线条的连续性也明显改善，电池片的电性能提升明显。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池领域，具体涉及H01B1/22，更具体地，本发明涉及一种PERC单晶正面导电浆料有机载体、制备方法及其应用。
背景技术
随着地球环境污染越来越严重的情况下，传统高污染高损耗的发电方式受到了很大的制约，而作为清洁能源的主力军的太阳能光伏扮演者重要角色。而晶硅太阳电池又是光伏发电的主要形式，所以晶硅太阳能电池提效和降本成为目前光伏行业首要工作。
PERC单晶电池是目前最为常规的电池片类型，其采用高精密的丝网印刷技术，把导电银浆印刷到硅片的正面，然后通过烧结炉的烧结，形成具有主副栅结构的电池。硅片的正面分为主栅和副栅，副栅收集电流，主栅把副栅收集的电流导出，形成一个有效的发电模式。导电银浆需要具有良好的印刷性以及烧结后跟硅片形成良好的欧姆接触，并且副栅的高宽比越高，越有利于提高电池的效率，金属化区域的复合要少，且保持良好的接触性能。
发明专利CN201610782920提供了一种方法，通过在导电浆料中添加富勒烯改善丝网印刷线形高宽比，然而加入的富勒烯会影响浆料的分散性能，以及烧结密度。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种PERC单晶正面导电浆料有机载体，按重量份计，包括4-10份树脂、2-15份弹性体、4-18份助剂、75-85份溶剂。
本申请所述树脂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择，优选的，所述树脂选自乙基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酸树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、醋酸丁酸纤维、硝化纤维、松香树脂、改性松香树脂、聚乙烯醇以及聚酯树脂的一种或几种。
本申请中所述溶剂不做特变限定，本领域技术人员可做常规选择，优选的，所述溶剂选自松油醇、DBE、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇丁醚、醇酯十二、去芳香烃溶剂油EXXSOLD130、二乙二醇二丁醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、三乙二醇丁醚、乙二醇苯醚、三丙二醇甲醚、己二酸二甲酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、三甘醇中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述溶剂为醇酯十二、二乙二醇二丁醚、松油醇、己二酸二甲酯，重量比为(40-50)：(5-15)：(5-15)：(5-10)，优选重量比为45:10:10:10。
在一种实施方式中，所述溶剂为三乙二醇丁醚、乙二醇苯醚、醇酯十二、二乙二醇丁醚醋酸酯，重量比为(30-50)：(5-15)：(5-15)：(10-15)，优选重量比为40:10:8:12。
在一种实施方式中，所述溶剂为去芳香烃溶剂油EXXSOL D130、DBE、三甘醇、三乙二醇丁醚，重量比为(40-60)：(5-15)：(5-15)：(10-15)，优选重量比为50:10:10:12。
本申请中特定溶剂的添加在一定程度上降低了本申请中弹性体对玻璃粉的剥离界面厚度，提高了导电银粉粒子之间的接触，提高了浆料的致密度，提高了导电性。此外，本申请中特定溶解，结合本申请中树脂和弹性体材料，促进了栅线印刷的流畅性。
本申请中所述助剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择，优选的，所述助剂为分散剂和触变剂，优选二者重量比为(2-8)：(2-10)。
本申请中分散剂和触变剂的种类不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
优选的，所述弹性体为热固性弹性体和/或热塑性弹性体。
优选的，所述热塑性弹性体选自苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体中一种或多种，更优选为苯乙烯类热塑性弹性体，优选自SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SIS(苯乙烯-异戊二稀-苯乙烯嵌段共聚物)以及SEPS(苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物)中一种或多种。
在一种优选的实施方式中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SEPS和SEBS，优选重量比为(1-3)：1，更优选重量比为1.5:1。
在一种优选的实施方式中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS和SEBS，优选重量比为(3-6)：(5-10)，更优选重量比为4:7。
申请人意外的发现，在使用单一的导电金属的前提下，通过添加苯乙烯类热塑性体提高了栅线的高宽比，降低了电阻，可能是苯乙烯类热塑性弹性体中软硬链段分布，印刷时软段与硬段的流动竞争，有利于缩小横向栅线宽度。
本发明第二个方面提供了一种所述PERC单晶正面导电浆料有机载体的制备方法，包括：将树脂、弹性体、助剂和溶剂混合后，即得。
在一种实施方式中，所述PERC单晶正面导电浆料有机载体的制备方法，包括：将树脂、弹性体、助剂和溶剂混合，以2000-2500rpm的转速于60-85℃分散，即得。
本发明第三个方面提供了一种PERC单晶正面导电浆料有机载体在晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料中的应用。
在一种实施方式中，按重量份计，所述晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料，包括80-91份导电金属，0.5-4份玻璃粉，5-20份有机载体。
本申请中有机载体原料和正面导电浆料原料的重量份标准不同。
在一种实施方式中，所述导电金属满足如下条件的至少一种：
(1)D50为0.5-3μm；
(2)比表面积为0.1-1m2/g；
(3)振实密度为3-7g/cm3。
优选的，所述导电金属满足如下条件的至少一种：
(1)D50为0.8-2.8μm；
(2)比表面积为0.18-0.85m2/g；
(3)振实密度为3.8-6.5g/cm3。
在一种实施方式中，本申请中导电金属选自片状导电金属、球状导电金属、纳米导电金属中一种或多种，优选为球状导电金属。
优选的，球状导电金属为导电银粉，本申请通过采用球状导电金属，并控制其特定的D50粒径、比表面积以及振实密度，提高了导电金属之间的填充密度以及连接性，使得形成了更多的导电通路，相比于现有技术中使用不同粒径的导电金属进行复配具有显著的优势。
在一种实施方式中，所述玻璃粉为金属氧化物，选自氧化碲、氧化锌、氧化
铅、氧化镉、氧化铋、氧化铜、氧化钨中一种或多种。
在一种实施方式中，所述晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料的细度＜7μm。
在一种方式中，所述晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料的制备方法包括：将有机载体、导电金属、玻璃粉混合后搅拌，轧制细度＜7μm。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明在PERC单晶正面导电浆料有机载体中添加苯乙烯类热塑性弹性体，对浆料印刷后副栅的塑形具有非常好的效果，可以明显提高栅线的高宽比，线条的连续性也明显改善，电池片的电性能提升明显。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
实施例1
一种晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份，将45份醇酯十二、10份二乙二醇二丁醚、10份松油醇、10份己二酸二甲酯、2份乙基纤维素、2份丙烯酸树脂、6份卵磷脂、6份SEPS(苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物，日本可乐丽Septon 2063SEPS热塑性弹性体)、4份SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，美国科腾生产共聚物G1650)、5份触变剂6500混合，60℃恒温下加热搅拌(高速分散机的转速2000rpm)1h，，冷却后过滤即配制成有机载体；
2)依次将重量份按照有机载体9份、银粉89分，玻璃粉2份、加入到行星式搅拌机中，搅拌均匀，搅拌速度800rpm，搅拌1h，然后通过三辊研磨机轧制5次至浆料细度小于7μm，便可得到所需的导电浆料。
其中，银粉为球状银粉，D50为0.8-2.8μm；比表面积为0.18-0.85m2/g；振实密度为3.8-6.5g/cm3。
玻璃粉的成分如下：40wt％PbO、58wt％的TeO2和2wt％Li2O。
实施例2
一种晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份，将40份三乙二醇丁醚、10份乙二醇苯醚、8份醇酯十二、12份二乙二醇丁醚醋酸酯、4份乙基纤维素、4份松香树脂、8份聚山梨酯、4份SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，中国石化茂名石化生产F875)、7份SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，美国科腾生产共聚物G1650)、3份氢化蓖麻油混合，70℃恒温下加热搅拌(高速分散机的转速2000rpm)1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2)依次将重量份按照有机载体12份、玻璃粉5份、银粉83份加入到行星式搅拌机中，搅拌均匀，搅拌速度800rpm，搅拌1h，然后通过三辊研磨机轧制8次至浆料细度小于7μm，便可得到所需的导电浆料。
其中，银粉、玻璃粉同实施例1。
实施例3
一种晶硅太阳能电池用正面导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份，将50份去芳香烃溶剂油EXXSOL D130、10份DBE、10份三甘醇、12份三乙二醇丁醚、2份聚酯树脂、3份硝化纤维、3份单油酸甘油酯、4份聚乙烯醇缩丁醛、6份SIS(苯乙烯-异戊二稀-苯乙烯嵌段共聚物，科腾D1163)混合，85℃恒温下加热搅拌(高速分散机的转速2000rpm)1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2)依次将重量份按照有机载体16份、玻璃粉5份、银粉79份加入到行星式搅拌机中，搅拌均匀，搅拌速度800rpm，搅拌1h，然后通过三辊研磨机轧制8次至浆料细度小于7μm，便可得到所需的导电浆料。
其中，银粉、玻璃粉同实施例1。
实施例4
一种晶硅太阳能电池用正面导电浆料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份，将40份三乙二醇丁醚、10份乙二醇苯醚、8份醇酯十二、12份二乙二醇丁醚醋酸酯、4份乙基纤维素、4份松香树脂、8份聚山梨酯、11份醋酸丁酸纤维素、3份氢化蓖麻油混合，70℃恒温下加热搅拌(高速分散机的转速2000rpm)1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2)依次将重量份按照有机载体8份、玻璃粉4份、银粉88份加入到行星式搅拌机中，搅拌均匀，搅拌速度800rpm，搅拌1h，然后通过三辊研磨机轧制8次至浆料细度小于7μm，便可得到所需的导电浆料。
其中，银粉、玻璃粉同实施例1。
将上述得到的导电浆料进行测试，具体如下：
本实验是在PI网版上印刷，网版参数是：430-13μm(线径)-17μm(纱厚)-6μm(膜厚)-18线宽。配置的导电浆料在MAXWELL印刷机上进行丝网印刷，印刷好的PERC单晶硅片在烧结炉进行烧结，烘干段的峰值温度为350℃，烧结区的最高温度为780℃。
栅线的高宽比是使用LaserTec H1200共焦显微镜测试确定，电池片的光转化率是使用伯格(Berger)光伏电池片测试仪进行表征。
相关实验数据表征如下表所示：
| 特性 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 效率(％) | 23.382 | 23.402 | 23.373 | 23.29 |
| 电流(mA) | 13.872 | 13.886 | 13.885 | 13.811 |
| Voc(V) | 0.6958 | 0.697 | 0.6949 | 0.6956 |
| 高度(μm) | 12.21 | 12.32 | 12.90 | 12.01 |
| 宽度(μm) | 25.22 | 25.65 | 25.87 | 30.02 |
| 高宽比 | 0.484 | 0.480 | 0.499 | 0.40 |
实施例1、实施例2和实施例3的导电浆料均使用了弹性体材料的，而实施例4没有使用，从表中的结果看，实施例4未添加弹性体材料，栅线的高宽比要更低，电流比其他三个实例都要低，效率也低较多，说明弹性体材料对浆料的高宽比有较大的提升。
Claims (10)
1.一种PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，按重量份计，包括4-10份树脂、2-15份弹性体、4-18份助剂、75-85份溶剂。
2.根据权利要求1所述PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，所述弹性体为热固性弹性体和/或热塑性弹性体。
3.根据权利要求2所述PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，所述热塑性弹性体选自苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体中一种或多种。
4.根据权利要求3所述PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体选自SBS、SEBS、SIS以及SEPS中一种或多种。
5.根据权利要求4所述PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SEPS和SEBS，重量比为(1-3)：1。
6.根据权利要求4所述PERC单晶正面导电浆料有机载体，其特征在于，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS和SEBS，重量比为(3-6)：(5-10)。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述PERC单晶正面导电浆料有机载体在晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，按重量份计，所述晶硅太阳能PERC单晶电池片的正面导电浆料，包括80-91份导电金属，0.5-4份玻璃粉，5-20份有机载体。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述导电金属满足如下条件的至少一种：
(1)D50为0.5-3μm；
(2)比表面积为0.1-1m2/g；
(3)振实密度为3-7g/cm3。
10.一种根据权利要求1-6任一项所述PERC单晶正面导电浆料有机载体的制备方法，包括：将树脂、弹性体、助剂和溶剂混合后，即得。
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