一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料制造技术

本发明专利技术涉及一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料的配方及其制备方法。其主要特点是设计了一种无机复合材料添加剂，该无机复合材料添加剂是利用化学镀工艺在玻璃表面包覆了一层纳米至微米厚的金属银，利用该无机复合材料添加剂制备的正银浆料较同种玻璃粘接剂的电极附着力提高0.5N以上，电池的转换效率提升0.1以上。正银浆料在烧结过程中将发生一系列的化学反应，玻璃料的熔化特性直接影响电池的烧结工艺和电性能。正银浆料中添加玻璃和银的复合材料时，由于玻璃表面的纳米或亚微米银层将首先熔化，有利于玻璃与银形成液态，更好地包覆银颗粒，促进银颗粒力的熔化和长大，同时，也有利于对电池表面的SiNx进行腐蚀，最终的效果就是增加了电极银层与硅片的附着力，同时降低电池的串联电阻，提高电池的转换效率。

An inorganic composite additive, solar cell, silver paste

The invention relates to an inorganic composite material additive, a formula for preparing a silver paste of a solar cell and a preparation method thereof. The main feature is the design of a kind of inorganic composite additive, the additive inorganic composite material by electroless plating process is coated with a layer of silver nano to micron thick on the glass surface, using positive silver paste composite the inorganic additive prepared with the same electrode adhesion glass bonding agent was 0.5N higher than that of the battery the conversion efficiency of more than 0.1. A series of chemical reactions will occur in the sintering process of silver paste. The melting characteristics of glass materials directly affect the sintering process and the electrical properties of the battery. Positive silver paste adding composite glass and silver, because nano glass surface or sub micron silver layer will melt first, conducive to the formation of liquid glass and silver, better coating silver particles, melting silver particles and growth promoting force, at the same time, but also conducive to the surface of the battery SiNx for corrosion, eventually the effect is the increase of the electrode layer of silver and silicon adhesion, while reducing the series resistance of solar cells, improve the conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料
该专利技术涉及一种无机复合材料添加剂及利用该添加剂制备的硅太阳能电池正银浆料，该正银浆料用于丝网印刷工艺制作晶体硅太阳能电池，该无机复合材料添加剂制作的正银电极附着力较普通玻璃粉制作电极的附着力提高0.5N以上，电池的转换效率提高0.1%以上。
技术介绍
金属化是晶体硅太阳能电池的关键技术，晶体硅太阳能电池的金属化包括正面栅线电极，背面铝背场以及背面银电极。其中，正面栅线电极尤为重要，将直接影响太阳能电池的转换效率、串联电阻、填充因子等光电性能。晶体硅太阳能电池正面金属化技术通常有：镀镍+丝网印刷银电极，直接丝网印刷银电极，喷墨银电极等，其中，镀镍电极由于工艺复杂，对环境有一定影响而未普遍采用；喷墨银电极的技术尚处于研发阶段，直接丝网印刷银电极是目前工业化普遍采用的技术。正银浆料是丝网印刷工艺制作晶体硅太阳能电池的关键材料，正银浆料首先必须满足正银电极优良印刷特性的要求，印刷出的电极栅线要达到较高的高-宽比，高-宽比一般要大于0.4，线宽度30-40um。正银浆料还必需适合电池的烧结工艺，通过烧结过程，浆料需要较好地腐蚀电池表面的SiNx减反射膜，同时，形成良好的Ag-Si欧姆接触，使电池具有较高的转换效率。除此之外，金属化电极还是电池长期稳定工作的保证，这就要求金属银电极必须要有良好的可焊性和附着力，一般正银电极的附着力要达到≥2.5N。正银浆料主要由导电金属银粉、无机粘合剂、有机载体和添加剂组成，无机粘合剂一般是一种或几种玻璃料组成，在浆料中的比例虽然不大（一般小于8%），但玻璃料对浆料的烧结性能有很大的影响。无机粘结剂在烧结过程中会熔化，有助于烧穿SiNx减发射层，形成Ag-Si欧姆接触，并使银厚膜电极牢固地附着在硅基体上。金属银粉通过烧结形成导电性良好的导电线路，并可进行焊接；有机载体使浆料有良好的印刷性能。正银浆料作为晶体硅太阳能电池的关键材料，近期的研究十分活跃，关于正银浆料的研究也有较多专利提出。在专利CN201410348624中，公布了用于太阳能高方阻浆料的玻璃粉及其制备方法，其主要内容是针对正银浆料设计了一种铅玻璃的配方和制作工艺；在专利CN201310440104中，提出了一种适应高温烧结的太阳能电池正银浆料，其主要内容是采用了铑、钌或铱单质或含铑、钌或铱化合物作为烧结促进剂，该烧结促进剂可有效抑制银粉在高温下发生过度烧结，阻止了银的结晶体向结区的扩散，防止了旁路结的产生，提高了电池片的成品率；在专利CN201310431069中，公布了一种易丝网印刷的太阳能电池正银浆料，主要是采用聚酰胺改性氢化蓖麻油为触变剂，且采用非离子型表面活性剂来分散银粉，提高了浆料在硅基板上的丝网印刷质量，提高烧结后丝印银线的高宽比，减小所占受光面积，进而提高电池片的效率。；在专利CN201310429619中，提出了一种掺杂型太阳能电池正银浆料，主要是采用镧、硼、锌玻璃体系玻璃粉，同时添加含铟和锌的化合物，增强了电极和硅基板之间的粘结强度，降低了串联电阻和片电阻；与此同时，含铟和锌的化合物中，锌组分为硬脂酸锌，可降低该含铟和锌的化合物与有机粘结剂以及溶剂接触界面的表面张力的作用，使电极的电性能更为均匀；在专利CN201310429618中，公布了一种正银浆料的制备方法，主要将有机载体制备后保持在30-40℃，使有机载体处于低粘度胶状状态，在这种低粘度胶状状态下，再将有机载体与银浆的其他组分尤其是固体粉末混合，有利于固体粉末在银浆中的均匀分散，避免发生局部团聚。以上文献以及现有专利都只涉及对正银浆料的玻璃粉、有机载体和印刷性能等方面的改进，本专利技术的目的就是在正银浆料中添加一种特殊工艺制备的无机复合添加剂，用该复合材料代替普通的玻璃料，制作出高转换效率和高附着力的正银浆料。
技术实现思路
本专利技术是要实现一种晶体硅太阳能电池的正银浆料，所述正银浆料制作的硅太阳能电池转换效率较高，电极附着力强，满足太阳能电池的丝网印刷和烧结工艺要求。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料，其特点在于，所述的正银浆料由以下组分及含量（重量百分比）的原料制成：金属银粉70-90％无机复合材料添加剂1-10%有机载体5-20％有机改性添加剂0.5-5％上述的金属银粉，是以硝酸银为原料，通过液相还原法而得到的球形或类球形银粉，银粉的D50粒径为1.0-2.5um，振实密度为≥4.5g/cm3。比表面积为≥0.5cm3/g。上述无机复合材料添加剂是利用玻璃粉和银化合物通过特殊工艺制备的无机复合材料，该无机复合材料是由玻璃粉和金属银组成，玻璃粉与金属银的重量百分比为：玻璃粉：金属银=(0.95-0.5)：(0.05-0.5)。上述的无机复合材料添加剂，其特征在于：所述无机复合材料添加剂中的玻璃粉为Te-Pb玻璃粉或Te-Bi玻璃粉，或是几种不同熔点的玻璃粉的混合物，Te-Pb玻璃粉中Te含量为20-60wt%,Pb含量为10-50wt%，其它元素含量为5-40wt%；Te-Bi玻璃粉中Te含量为20-60wt%，Bi含量为10-50wt%，其它元素含量为5-35wt%。上述的无机复合材料添加剂，其特征在于：所述无机复合材料添加剂是通过化学镀工艺在玻璃粉表面包覆了金属银，形成了玻璃粉-银复合材料。上述的玻璃粉-银复合材料，其特征在于：化学镀工艺所用的银化合物为硝酸银、氧化银或其他银的无机或有机化合物，化学镀使用两种溶液：一种是银化合物水溶液，另一种是还原液，待镀的玻璃粉加入还原溶液中，还原剂为抗坏血酸、三乙醇胺、葡萄糖、丙三醇、甲醛、水合肼等的一种或几种或其它可以还原银离子的化合物。上述的化学镀工艺，其特征在于：银化合物水溶液的浓度为：20g/L-200g/L，还原液的浓度为：10g/L-100g/L，银化合物溶液的PH值由添加一定量的氨水进行调节，PH值范围为：7-13。反应的方法可以是将银化合物溶液逐步加入还原液中或将还原液逐步加入银化合物溶液中，化学镀的反应温度为：室温-90℃。银化合物的用量由复合材料中的玻璃粉与金属银的比例确定。还原剂的用量为比还原银离子所需的量适当过剩。反应液经过滤、清洗和烘干后，得到玻璃粉和银的复合材料。上述的有机载体是由溶剂、有机树脂组成，溶剂选用松油醇、DBE、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丁酯、醇酯十二、乙二醇苯醚中的一种或几种；有机树脂选用乙基纤维素、松香树脂、丙烯酸树脂的一种或几种，有机树脂与溶剂的重量百分比为（10-30）：（90-70），有机载体的含量为5-20%。上述的有机添加剂包括触变剂、流平剂、表面活性剂、消泡剂中的一种或几种，有机添加剂含量为0.5-5%。本专利技术的无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料，其特征在于，制造方法如下：（1）无机复合材料添加剂的制备选用Te-Pb玻璃或Te-Bi系玻璃粉，根据玻璃粉与金属银的重量百分比:玻璃粉：金属银=(0.95-0.5):(0.05-0.5)，计算出玻璃粉和银化合物的用量，分别配制银化合物溶液和包含玻璃粉的还原液；用氨水调节银溶液的PH值，使PH的范围为：7-13，并加入适当的活化剂使玻璃粉表面活化。将银溶液逐渐加入玻璃粉还原液中，加入过程中进行搅拌，反应的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料，其特点在于，所述的正银浆料由以下组分及含量（重量百分比）的原料制成：金属银粉 70‑90％无机复合材料添加剂 1‑10%有机载体 5‑20％有机改性添加剂 0.5‑5％上述无机复合材料添加剂是由玻璃粉和金属银通过特殊工艺制备出的无机复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料，其特点在于，所述的正银浆料由以下组分及含量（重量百分比）的原料制成：金属银粉70-90％无机复合材料添加剂1-10%有机载体5-20％有机改性添加剂0.5-5％上述无机复合材料添加剂是由玻璃粉和金属银通过特殊工艺制备出的无机复合材料。2.如权利要求1所述的无机复合材料添加剂太阳能电池正银浆料，其特征在于：所述无机复合材料添加剂，是利用玻璃粉和银化合物通过特殊工艺制备出的无机复合材料，该无机复合材料是由玻璃粉和金属银组成，玻璃粉与金属银的重量百分比为：玻璃粉：金属银=(0.95-0.5)：(0.05-0.5)。3.如权利要求2所述的无机复合材料添加剂，其特征在于：所述无机复合材料添加剂中的玻璃粉为Te-Pb玻璃粉或Te-Bi玻璃粉，或是几种不同熔点的玻璃粉的混合物，Te-Pb玻璃粉中Te含量为20-60wt%,Pb含量为10-50wt%，其它元素含量为5-40wt%；Te-Bi玻璃粉中Te含量为20-60wt%,Bi含量为10-50wt%，其它元素含量为5-35wt%。4.如权利要求2所述的无机复合材料添加剂，其特征在于：所述无机复合材料添加剂是通过化学镀工艺在玻璃粉表面包覆了金属银，化学镀工艺所用的银化合物为硝酸银、氧化银或其它银的无机或有机化合物，化学镀使用两种溶液：一种是银化合物水溶液，另一种是还原液，待镀的玻璃粉加入还原溶液中，还原剂为抗坏血酸、三乙醇胺、葡萄糖、丙三醇、甲醛、水合肼等化合物中的一种或几种或其它能还原银...

【专利技术属性】
技术研发人员：范林，陈栋，付明，
申请(专利权)人：武汉优乐光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42