專利名稱：一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽(yáng)電池，具體涉及一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，能源危機(jī)成為世界各國(guó)共同面臨的緊迫問題，開發(fā)利用可再生能源是當(dāng)今世界各國(guó)解決能源危機(jī)和環(huán)境問題的必然途徑，其中太陽(yáng)能是各種可再生能源中資源最為豐富的，具有取之不盡、用之不竭、清潔無污染的特點(diǎn)，分布廣泛，不受地域和季節(jié)的限制，因而成為理想的可再生能源。 在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，晶體硅太陽(yáng)電池仍將占據(jù)太陽(yáng)電池市場(chǎng)的主流。在晶體硅太陽(yáng)電池制備工藝中，正面銀漿通過絲網(wǎng)印刷，低溫烘干，高溫?zé)Y(jié)后形成晶體硅太陽(yáng)電池的正面電極。晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿由銀粉、玻璃粉、有機(jī)粘合劑和少量添加劑組成。玻璃粉在太陽(yáng)電池電極形成過程中起到極其重要的作用，太陽(yáng)電池的電性能、電極焊接性能和附著性能均與玻璃粉密切相關(guān)。玻璃粉在熔融狀態(tài)時(shí)腐蝕硅片表面，使電極與硅片之間形成良好的機(jī)械連接。同時(shí)，玻璃相作為傳輸中介而存在，幫助穿透氮化硅(SiNx)減反射膜，形成導(dǎo)電通道，使銀晶體得以在硅片上生長(zhǎng)，特別是在〈111〉取向的硅片上，保證得到良好的銀-硅接觸。玻璃粉通常由金屬氧化物和鹽類組成，應(yīng)具有如下性能(1)金屬氧化物能被減反層SiNx和Si還原；(2)能與Ag形成合金；(3)玻璃粉對(duì)Si的蝕刻速度比減反層的蝕刻速度小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種流平性和潤(rùn)濕性好，軟化點(diǎn)低、粘結(jié)性強(qiáng)的太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉。本發(fā)明的另一目的是提供一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法。本發(fā)明提供的一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉，由以下質(zhì)量百分比的原料制成PbO 30-70%, SiO2 5-10%, B2O3 2-10%, Al2O3 3-8%, Bi2O3 10-30%，Zn3(PO4)2 4H20 5-20%和 MgO 1-10%。本發(fā)明提供的一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，包括以下步驟
(1)預(yù)混合將組成玻璃粉的原料按比例投入混料機(jī)內(nèi)，攪拌旋轉(zhuǎn)混合；
(2)干燥將預(yù)混后的玻璃粉原料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于120-140°C中干燥；
(3)高溫熔煉將已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，于850-1100°C熔煉，形成均一的玻璃液；
(4)水淬將高溫熔融的玻璃液迅速倒入去離子水中水淬，得到塊狀玻璃；
(5)粉碎將水淬后的玻璃塊于120-140°C中干燥，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9ii m即得。優(yōu)選地，所述步驟(I)中攪拌旋轉(zhuǎn)混合的時(shí)間為60-80分鐘；所述步驟(2)中干燥的時(shí)間為1-3小時(shí)；所述步驟(3)中熔煉的時(shí)間為60-90分鐘；所述步驟(4)中去離子水的溫度為25±10°C ;所述步驟(5)中干燥的時(shí)間為8-24小時(shí)。本發(fā)明制備的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉，其軟化點(diǎn)400-600°C，平均顆粒度3-6 u m,水分含量0-2%，熱膨脹系數(shù)55-100 X 10_V°C。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
(1)該玻璃粉的軟化點(diǎn)低，在燒結(jié)溫度下有良好的流平性，對(duì)銀粉和硅基體具有更好的潤(rùn)濕性能；
(2)該玻璃粉的顆粒度均勻，水分含量低，熱膨脹系數(shù)??；
(3)以該玻璃粉配制的正面銀漿，燒結(jié)于電池片正面，銀電極與硅有良好歐姆接觸和焊接性能，電極附著強(qiáng)度高。應(yīng)用于單晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 18.3%，應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率> 17. 0% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池上的焊接拉力>2. 5N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)；
(4)該玻璃粉的制備工藝簡(jiǎn)單，利于控制。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例僅用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并非僅僅局限于以下實(shí)施例。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容和各參數(shù)所取范圍，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。實(shí)施例I
玻璃粉的組分為按質(zhì)量百分比PbO 70%, SiO2 5%，B2O3 6%，Al2O3 3%，Bi2O3 10%，Zn3 (PO4) 2 4H20 5% 和 MgO 1%。玻璃粉的制備步驟為將上述組分按比例投入混料機(jī)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)攪拌60分鐘至混合均勻后，將混合粉分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中125°C干燥3小時(shí)；隨后將已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，950°C熔煉80分鐘，形成均一的玻璃液；將高溫熔融的玻璃液迅速倒入25°C的去離子水中水淬；將水淬后的玻璃塊于120°C中干燥24小時(shí)，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9 u m。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為480°C，平均顆粒度4 u m,水分含量0. 5%，熱膨脹系數(shù)90 X IO^V0C。按質(zhì)量百分比該玻璃粉5%、銀粉85%、有機(jī)粘合劑8%及添加劑2%混合均勻，研軋配制成晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿，應(yīng)用于單晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡18. 3%，應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡17. 0% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池上的焊接拉力>2. 5N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例2
玻璃粉的組分為按質(zhì)量百分比 PbO 30%, SiO2 8%，B2O3 10%, Al2O3 5%，Bi2O3 30%，Zn3 (PO4) 2 4H20 12% 和 MgO 5%。玻璃粉的制備步驟為將上述組分按比例投入混料機(jī)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)攪拌75分鐘至混合均勻后，將混合粉分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中130°C干燥2小時(shí)；隨后將已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，于1100°C熔煉60分鐘，形成均一的玻璃液；將高溫熔融的玻璃液迅速倒入30°C的去離子水中水淬；將水淬后的玻璃塊于140°C中干燥8小時(shí)，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9 u m。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為520°C，平均顆粒度5 u m,水分含量1%，熱膨脹系數(shù)55X10_V°C。按質(zhì)量百分比該玻璃粉5%、銀粉85%、有機(jī)粘合劑8%及添加劑2%混合均勻，研軋配制成晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿，應(yīng)用于單晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡18. 3%，應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡17. 0% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池上的焊接拉力>2. 5N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例3
玻璃粉的組分為按質(zhì)量百分比PbO 55%，SiO2 7%，B2O3 5%，Al2O3 3%，Bi2O3 10%，Zn3 (PO4) 2 4H20 10% 和 MgO 10%。玻璃粉的制備步驟為將上述組分按比例投入混料機(jī)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)攪拌80分鐘至混合均勻后，將混合粉分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中120°C干燥3小時(shí)；隨后將 已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，于900°C熔煉90分鐘，形成均一的玻璃液；將高溫熔融的玻璃液迅速倒入20°C的去離子水中水淬；將水淬后的玻璃塊于130°C中干燥12小時(shí)，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9 u m。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為450°C，平均顆粒度6 u m,水分含量0. 7%，熱膨脹系數(shù)75 X IO^V0C。按質(zhì)量百分比該玻璃粉5%、銀粉85%、有機(jī)粘合劑8%及添加劑2%混合均勻，研軋配制成晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿，應(yīng)用于單晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡18. 3%，應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡17. 0% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池上的焊接拉力>2. 5N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。實(shí)施例4
玻璃粉的組分為按質(zhì)量百分比 PbO 35%，SiO2 10%, B2O3 2%，Al2O3 8%，Bi2O3 20%，Zn3 (PO4) 2 4H20 20% 和 MgO 5%。玻璃粉的制備步驟為將上述組分按比例投入混料機(jī)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)攪拌70分鐘至混合均勻后，將混合粉分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中140°C干燥I小時(shí)；隨后將已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，于1050°C熔煉70分鐘，形成均一的玻璃液；將高溫熔融的玻璃液迅速倒入35°C的去離子水中水淬；將水淬后的玻璃塊于120°C中干燥24小時(shí)，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9 u m。上述所得玻璃粉的軟化點(diǎn)為500°C，平均顆粒度3 u m,水分含量0. 2%，熱膨脹系數(shù)60 X 10_7/°C。按質(zhì)量百分比該玻璃粉5%、銀粉85%、有機(jī)粘合劑8%及添加劑2%混合均勻，研軋配制成晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿，應(yīng)用于單晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡18. 3%，應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)電池上的量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率彡17. 0% ;該產(chǎn)品應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池上的焊接拉力>2. 5N (含鉛或者無鉛焊帶焊接，180°撕拉)。
權(quán)利要求
1.一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉，其特征在于由以下質(zhì)量百分比的原料制成PbO 30-70%，SiO2 5-10%，B2O3 2-10%，Al2O3 3-8%，Bi2O3 10-30%，Zn3 (PO4) 2·4Η20 5-20%和 MgO 1-10%。
2.權(quán)利要求I所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)預(yù)混合將組成玻璃粉的原料按比例投入混料機(jī)內(nèi)，攪拌旋轉(zhuǎn)混合； (2)干燥將預(yù)混后的玻璃粉原料分裝至剛玉坩堝中，放置于數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱中，于120-140°C中干燥； (3)高溫熔煉將已干燥的玻璃粉混合料置于馬弗爐中，于850-1100°C熔煉，形成均一的玻璃液； (4)水淬將高溫熔融的玻璃液迅速倒入去離子水中水淬，得到塊狀玻璃； (5)粉碎將水淬后的玻璃塊于120-140°C中干燥，使用氣流磨將玻璃粉粉碎至2-9μ m即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中攪拌旋轉(zhuǎn)混合的時(shí)間為60-80分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中干燥的時(shí)間為1-3小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中熔煉的時(shí)間為60-90分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中去離子水的溫度為25±10°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中干燥的時(shí)間為8-24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽(yáng)電池正面銀漿用玻璃粉，該玻璃粉由以下質(zhì)量百分比的原料制成PbO30-70%，SiO25-10%，B2O32-10%，Al2O33-8%，Bi2O310-30%，Zn3(PO4)2·4H2O5-20%和MgO1-10%。本發(fā)明還公開了該玻璃粉的制備方法。本發(fā)明玻璃粉具有流平性和潤(rùn)濕性好、軟化點(diǎn)低、粘結(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)，該玻璃粉應(yīng)用于太陽(yáng)電池正面銀漿，可促使銀與硅形成更高質(zhì)量的歐姆接觸，電極焊接性能好，電池轉(zhuǎn)換效率高。
文檔編號(hào)H01B1/22GK102898028SQ20121037344
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者丁冰冰, 倪妙妮 申請(qǐng)人:廣州市儒興科技開發(fā)有限公司, 無錫市儒興科技開發(fā)有限公司