專利名稱：一種導(dǎo)電漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，太陽能作為清潔能源，得到迅猛發(fā)展，太陽能電池是光伏發(fā)電的主要部件。 太陽能電池的電極包括正面電極和背面電極，正、背面電極一般是將正、背面導(dǎo)電漿料印刷在太陽能電池片的正、背面，后燒結(jié)制成正面電極、背電場和背電極。正面導(dǎo)電漿料一般為銀漿料，主要包括銀粉、玻璃粉和有機載體。其在太陽能電池的制備過程中，能通過熔融狀態(tài)的玻璃粉來溶解η型硅表面的減反射膜，實現(xiàn)漿料與硅片的接觸；同時，漿料中的銀粉溶解于熔融狀態(tài)的玻璃粉中，并在降溫過程中析出，與硅基片形成低電阻的Ag-Si金屬間化合物，從而降低正面電極與太陽能基片之間的接觸電阻。但由于太陽能電池的背面為能在硅片背面形成的η型區(qū)域內(nèi)，使η型硅反型為ρ型硅，同時在電池片背面形成一個反射光子的鋁箔和一個收集電池片背面電流的背電場，而采用鋁漿，其主要成分金屬鋁的熔化溫度在630度附近，正、背面電極的燒結(jié)溫度過高，容易誘發(fā)鋁液珠的形成，而在電池背面產(chǎn)生鼓包現(xiàn)象，影響電池性能。為了降低能耗、提高生產(chǎn)效率、解決高溫燒結(jié)下所可能產(chǎn)生的背面鼓包現(xiàn)象，現(xiàn)有有開發(fā)可低溫快速燒結(jié)的導(dǎo)電漿料。在太陽能電池正面導(dǎo)電漿料中，采用超細銀粉可以將燒結(jié)溫度降低到700°C以下。 但是，當采用超細銀粉時，在電極燒結(jié)時銀粉會過早的致密化，在玻璃粉中的溶解速度和溶解量會大大降低；同時，由于玻璃粉在低溫下本身內(nèi)部的對流能力下降，也阻礙了 Ag在玻璃粉中的遷移，進而使得低電阻的Ag-Si金屬間化合物難以形成，電極與硅基片之間的接觸電阻增大，最終影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，采用超細銀粉實現(xiàn)低溫快速燒結(jié)時所存在的 電極與硅基片之間的接觸電阻大、電池光電轉(zhuǎn)化效率低的問題。本發(fā)明提供一種可降低太陽能電池生產(chǎn)的能耗，提高生產(chǎn)效率和電池片的光電轉(zhuǎn)化效率，并且能間接的抑制太陽能背面鋁電場的鼓包現(xiàn)象的低溫快速燒結(jié)的導(dǎo)電漿料。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料，含有銀粉、玻璃粉和有機載體；其中，銀粉的平均粒徑為 0. 05-0. 8 μ m ；玻璃粉中含有Ag的化合物。本發(fā)明意外發(fā)現(xiàn)采用含有Ag的化合物的玻璃粉與超細銀粉結(jié)合的導(dǎo)電漿料，在實現(xiàn)低溫快速燒結(jié)、降低能耗、避免背面鼓包現(xiàn)象的同時，所得太陽能電池片還能夠達到較高的光電轉(zhuǎn)化效率，推測其原因可能為在玻璃粉中添加Ag的化合物，有利于均勻快速的形成Ag-Si金屬間化合物，降低電極和太陽能基片的接觸電阻，從而提高了生產(chǎn)效率和電池片的光電轉(zhuǎn)化效率。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，采用超細銀粉實現(xiàn)低溫快速燒結(jié)時所存在的電極與硅基片之間的接觸電阻大、電池光電轉(zhuǎn)化效率低的問題。本發(fā)明提供一種可低溫快速燒結(jié)的導(dǎo)電漿料，導(dǎo)電漿料中含有銀粉、玻璃粉和有機載體，其中銀粉的平均粒徑為0. 05-0. 8μ m ； 玻璃粉中含有Ag的化合物。本發(fā)明通過采用超細銀粉作為漿料的導(dǎo)電介質(zhì)主體，使?jié){料能在700°C以下完成燒結(jié)。同時在玻璃粉制備過程中就加入Ag的化合物，減少了高溫燒結(jié)過程中Ag粉末溶入玻璃粉的過程，而且不影響玻璃粉析出Ag，形成Ag-Si金屬間化合物。以導(dǎo)電漿料的質(zhì)量為基準，超細銀粉的含量為60-90%、玻璃粉的含量為1-10%、 有機載體的含量為6-35%。優(yōu)選情況下，以導(dǎo)電漿料的質(zhì)量為基準，超細銀粉的含量為 75-85%、玻璃粉的含量為2-6%、有機載體的含量為9-20%。本發(fā)明中的超細銀粉，其平均粒徑為0. 05-0. 8 μ m，最大粒徑不超過1 μ m。優(yōu)選情況下，可采用平均粒徑為0. 1-0. 3 μ m的超細銀粉。本發(fā)明中的超細銀粉純度大于99. 9% ；超細銀粉的振實密度大于3. 5g/cm3，進一步優(yōu)化導(dǎo)電漿料的性能，防止銀粉間距過大或者出現(xiàn)內(nèi)部孔洞，進而提高高溫燒結(jié)后銀電極的孔隙率，避免電導(dǎo)率的下降。其中所含Ag的化合物一般為Ag的無機化合物，具體可為氧化銀、硝酸銀、碳酸銀、 硫酸銀、磷酸銀、醋酸銀等各種含銀物質(zhì)。玻璃粉中所添加的Ag的化合物，以玻璃粉的質(zhì)量為基準，玻璃粉中Ag的含量優(yōu)選為2. 6-8. 7% ；進一步優(yōu)選為3. 5-7%。具體Ag的化合物的含量根據(jù)折算為Ag的含量而定，比如以玻璃粉的質(zhì)量為基準，若玻璃粉中加入Ag2O,則含量為3-10%，優(yōu)選Ag2O的含量為4-8% ；若玻璃粉中加入Ag2CO3，則含量為3-11%，優(yōu)選A^CO3的含量為4. 5_9%。本發(fā)明中的玻璃粉，其他成分不作其他特殊限定，可采用I^b-Zn-B、Pb-Si-Zn, Pb-Si-B或者無鉛玻璃體系。根據(jù)所用漿料和基底硅片的不同特點，可加入玻璃性能調(diào)節(jié)成分，如采用Ai2o3、Tio2、sio2、ao2等降低熱膨脹系數(shù)、采用、堿金屬氧化物降低玻璃軟化點和提高潤濕性、加入A1203、TiO2, ZrO2耐酸性能、加入ZnO增加化學(xué)穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)等。優(yōu)選玻璃軟化點在400°C -600°C，粒徑分布在0. 5-20 μ m范圍內(nèi)。進一步優(yōu)選，玻璃軟化點在480-550°C，粒徑分布在1-5 μ m范圍內(nèi)。本發(fā)明中的有機載體包含有機溶劑、樹脂和有機添加劑。以有機載體的質(zhì)量為基準，有機載體中，有機溶劑的含量為60-90%、樹脂含量為 5-20%、有機添加劑含量為0. 1-10%。本發(fā)明中的有機溶劑可為松油醇、尼龍酸甲酯(DBE)、異弗爾酮、丁卡、丁卡脂等高沸點有機溶劑中的一種或多種；其主要作用在于溶解樹脂并有效的分散無機粉體顆粒，使?jié){料有良好的施工性能。有機溶劑在100-200°C從漿料中完全揮發(fā)。 本發(fā)明中的樹脂為主要成膜物質(zhì)，用于保持施工后到燒結(jié)前段整個周期內(nèi)的電極圖案的形貌、厚度和對硅基材料的附著力；該類物質(zhì)可以為乙基纖維素及其衍生物、環(huán)氧樹月旨、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、乙烯基樹脂、橡膠等中的一種或多種。本發(fā)明中的添加劑包括增塑劑、表面活性劑、消泡劑、潤濕分散劑或觸變劑等，用量根據(jù)施工方式和具體工藝作一定調(diào)整。通常情況下，增塑劑可選擇鄰苯二甲酸酯類、表面活性劑可選擇硬脂酸鹽、消泡劑可選擇2-乙基己醇，潤濕分散劑可選擇卵磷脂等、觸變劑可以選擇氫化蓖麻油等常用試劑。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料的制備方法主要包括將玻璃粉、銀粉加入有機載體中，加熱攪拌；后混合、研磨；其中，銀粉的平均粒徑為0. 05-0. 8 μ m ；玻璃粉中含有Ag的化合物。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料的制備方法可以為將玻璃粉、超細銀粉依次加入有機載體中， 加熱攪拌，使?jié){料基本均勻，外觀平滑；再用三輥研磨機混合、研磨。一般玻璃粉、銀粉、有機載體可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種技術(shù)制備。例如銀粉可直接商購得到；玻璃粉可以通過將各組分化合物按比例分散、烘干、熔融、冷卻后得到；有機載體可以通過將有機溶劑、樹脂粘合劑和有機添加劑混合加熱后，攪拌分散制得。具體的制備本發(fā)明的導(dǎo)電漿料的方法可依次由以下步驟組成a.將玻璃粉中各成分按質(zhì)量比例在精度為0. Olg的天平上稱量后，加入一定量的水和分散劑，在分散攪拌機中混合0. 5h ；b.將分散混合的玻璃漿在150°C烘干，轉(zhuǎn)入1300°C的馬弗爐中加熱0. 5h ；c.將熔融澄清的玻璃倒入常溫去離子水中；d.將冷卻的玻璃料放入500ml球磨罐，每罐放入200g玻璃料、400g直徑IOmm 的氧化鋯球和一定量的水，在高能行星球磨機中球磨他，轉(zhuǎn)速400r/min，制得平均粒徑在 1-2 μ m的玻璃粉；e.將有機溶劑、樹脂粘合劑和有機體添加劑混合物加熱至60°C，采用分散攪拌機攪拌15min，加速溶解混合；f.將符合粒度規(guī)格的玻璃粉、超細銀粉依次加入已混合好的有機載體中，加熱至 60°C，采用分散攪拌機攪拌15min，使?jié){料基本均勻，外觀平滑；g.采用三輥研磨機混合和研磨預(yù)混后漿料，直至漿料細度達到20 μ m以下。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料，如果細度過大，部分漿料不能通過印刷網(wǎng)板，導(dǎo)致銀電極斷線或?qū)挾炔痪鶆?，嚴重影響光電轉(zhuǎn)化效率，因此，研磨混合后漿料細度需達到20 μ m以下。優(yōu)選情況下，漿料細度需達到10 μ m以下。更優(yōu)選情況下，漿料細度需達到8 μ m以下。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料，可以通過絲網(wǎng)印刷、精細噴墨、噴涂等各種印刷手段施加在太陽能電池片η型面。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料涂敷到太陽能電池片上后，通過快速氣氛隧道燒結(jié)爐完成電極的燒結(jié)。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1本實施例漿料中具體所含組分及相應(yīng)含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)銀粉75 %，平均粒徑0. 1 μ m玻璃粉^bO 2. 4%, SiO2 0.8%, ZnO 0. 35%, B2O3 0.1%, Ag2O 0.25%, Na2O 0. 11%
有機載體有機溶劑松油醇13%樹脂粘合劑乙基纖維素1. 6%、三元乙丙橡膠3. 6%有機添加劑鄰苯二甲酸二丁酯2. 79%按此組分比例，依次根據(jù)以下步驟制備漿料a.將玻璃粉中各成分按質(zhì)量比例在精度為0. Olg的天平上稱量后，加入一定量的水和分散劑，在分散攪拌機中混合0. 5h ；b.將分散混合的玻璃漿在150°C烘干，轉(zhuǎn)入1300°C的馬弗爐中加熱0. 5h ；c.將熔融澄清的玻璃倒入常溫去離子水中；d.將冷卻的玻璃料放入500ml球磨罐，每罐放入200g玻璃料、400g直徑IOmm 的氧化鋯球和一定量的水，在高能行星球磨機中球磨他，轉(zhuǎn)速400r/min，制得平均粒徑在 1-2 μ m的玻璃粉；e.將有機溶劑、樹脂粘合劑和有機體添加劑混合物加熱至60°C，采用分散攪拌機攪拌15min，加速溶解混合；f.將符合粒度規(guī)格的玻璃粉、超細銀粉依次加入已混合好的有機載體中，加熱至 60°C，采用分散攪拌機攪拌15min，使?jié){料基本均勻，外觀平滑；g.采用三輥研磨機混合和研磨預(yù)混后漿料，直至漿料細度達到20 μ m以下。制得的導(dǎo)電漿料記為Sl。實施例2本實施例漿料中具體所含組分及相應(yīng)含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)超細銀粉80%，平均粒徑0. 3μπι玻璃粉^bO 1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag2O 0. 15%, Na2O 0. 15%有機載體有機溶劑DBE 10. 8%樹脂粘合劑乙基纖維素3. 5 %有機添加劑鄰苯二甲酸二丁酯2. 42%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S2。實施例3本實施例漿料中具體所含組分及相應(yīng)含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)超細銀粉85%，平均粒徑0. 5μπι玻璃粉PbO2. 75%, SiO2 0. 72%, ZnO 0. 38%, B2O3 0. 11%, Ag2O 0. 21% Na2O 0. 13%有機載體有機溶劑松油醇9%樹脂粘合劑乙基纖維素0. 8 %有機添加劑鄰苯二甲酸二丁酯0. 9%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S3。實施例4本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的的含量不同，具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)玻璃粉^bO 1. 93%, SiO2 0. 62 %, ZnO 0.3%, B2O3 0. 08 %, Ag2O 0.2% Na2O 0. 15%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S4。實施例5本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的由A^CO3所替代，玻璃粉中各組分所占比例相應(yīng)有所調(diào)整。具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量 100%為基準)玻璃粉=PbO1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag2CO3 0. 17%, Na2O 0. 13%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S5。實施例6本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的Ag2O由AgNO3K替代，玻璃粉中各組分所占比例相應(yīng)有所調(diào)整。具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量100% 為基準)玻璃粉PbO1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, AgNO3 0. 21%, Na2O 0. 09%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S6。實施例7本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的由A^SO4所替代，玻璃粉中各組分所占比例相應(yīng)有所調(diào)整。具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量 100%為基準)玻璃粉=PbO1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag2SO4 0. 19%, Na2O 0. 11%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S7。實施例8本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的由Ag3PO4所替代，玻璃粉中各組分所占比例相應(yīng)有所調(diào)整。具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量 100%為基準)玻璃粉=PbO1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag3PO4 0. 17%, Na2O 0. 13%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S8。實施例9本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的Ag2O由AgOAc所替代，玻璃粉中各組分所占比例相應(yīng)有所調(diào)整。具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量100% 為基準)玻璃粉PbO1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, AgOAc 0. 2%, Na2O 0. 1%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S9。
實施例10本實施例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中的A&0的含量不同，具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)玻璃粉^bO 2. 05%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag2O 0. 05% Na2O 0. 15%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為S10。對比例1本對比例與實施例2的不同之處在于玻璃粉中沒有添加A&0，具體的玻璃粉中各組分含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)玻璃粉^bO 2. 05%, SiO2 0. 7%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Na2O 0. 15%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為SD1。對比例2本對比例與實施例2的不同之處在于所用銀粉為平均粒徑1. 5 μ m的普通銀粉， 具體漿料中所含組分及相應(yīng)含量如下(以漿料的總質(zhì)量100%為基準)銀粉80%，平均粒徑1. 5μπι玻璃粉^bO 1. 95%, SiO2 0. 65%, ZnO 0. 3%, B2O3 0. 08%, Ag2O 0. 15%, Na2O 0. 15%有機載體有機溶劑DBE 10. 8%樹脂粘合劑乙基纖維素3. 5 %有機添加劑鄰苯二甲酸二丁酯2. 42%按此組分比例及與實施例1相同的制備方法，制得的導(dǎo)電漿料記為SD2。實施例11-20分別將導(dǎo)電漿料S1-S10，采用絲網(wǎng)印刷涂敷在多晶硅片η型面，配合商用i^erro 53-102和i^erro 3347背面電極漿料，通過不同的燒結(jié)工藝(具體燒結(jié)工藝如表1中所示， 爐內(nèi)氣氛均為99.9%純度的氮氣)，分別制得太陽能電池片，記為511-51010。表1 [。113]
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電漿料，所述導(dǎo)電漿料中含有銀粉、玻璃粉和有機載體；其特征在于所述銀粉的平均粒徑為0. 05-0. 8 μ m ；所述玻璃粉中含有Ag的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述Ag的化合物選自氧化銀、硝酸銀、碳酸銀、硫酸銀、磷酸銀或醋酸銀中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于以玻璃粉的質(zhì)量百分含量為基準，所述玻璃粉中含Ag量為2. 6-8. 7%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述銀粉的平均粒徑為0.1-0. 3 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述銀粉的振實密度大于3.5g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于以導(dǎo)電漿料的質(zhì)量百分含量為基準， 銀粉的含量為60-90%、玻璃粉的含量為1_10%、有機載體的含量為6-35%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述有機載體包含有機溶劑、樹脂和有機添加劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電漿料，其特征在于所述有機溶劑為松油醇、DBE、異弗爾酮、丁卡或丁卡脂中的一種或多種；所述樹脂為乙基纖維素、乙基纖維素衍生物、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹月旨、乙烯基樹脂或橡膠中的一種或多種；所述有機添加劑為增塑劑、表面活性劑、消泡劑、潤濕分散劑或觸變劑中的一種或多種。
9.一種導(dǎo)電漿料的制備方法，包括以下步驟將玻璃粉、銀粉加入有機載體中，加熱攪拌；后混合、研磨；其特征在于所述銀粉的平均粒徑為0. 05-0. 8 μ m ；所述玻璃粉中含有Ag的化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電漿料，所述導(dǎo)電漿料中含有銀粉、玻璃粉和有機載體；所述銀粉的平均粒徑為0.05-0.8μm，所述玻璃粉中含有Ag的化合物。本發(fā)明的導(dǎo)電漿料，通過采用超細銀粉作為主要成分，能大幅降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時間；同時，通過在玻璃粉中添加Ag的化合物，有利于均勻快速的形成Ag-Si金屬間化合物，降低電極和太陽能基片的接觸電阻。本發(fā)明能夠有效降低太陽能電池生產(chǎn)的能耗、提高生產(chǎn)效率，同時能保證太陽能電池片具有較好的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號H01L31/0224GK102456427SQ20101052879
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月30日
發(fā)明者周勇, 譚偉華, 郭冉 申請人:比亞迪股份有限公司