硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆及制备方法技术

本发明专利技术公开了硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆及其制备方法，包括如下步骤：1)制备玻璃粉：称取原料，混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉；2)制备有机载体：称取树脂和有机溶剂，将树脂溶于有机溶剂中，再加入分散剂和防沉剂作为助剂，搅拌均匀形成有机载体；3)称取银粉、银包硅粉、玻璃粉、金属氧化物粉添加到有机载体中，搅拌均匀，研磨，真空脱气，检测合格即得本发明专利技术银浆。

Silver paste for front electrode of crystalline silicon solar cell modified by silicon powder and preparation method thereof

The invention discloses the silver pulp of silicon powder modified crystal silicon solar cell front electrode and the preparation method, including the following steps: 1) preparation of glass powder: called raw material, mixing uniform, melting, and then taking out, water quenching, crushing, milling, screening, screening glass powder after drying; 2) preparation of organic carrier: called resin And organic solvent, dissolve the resin in organic solvent, add dispersing agent and anti sink agent as auxiliary agent, stir to form organic carrier; 3) add silver powder, silverware silica powder, glass powder and metal oxide powder to organic carrier and stir even, grind, vacuum degassing, and obtain the present invention silver pulp.

【技术实现步骤摘要】
硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆及制备方法
本专利技术属于电子材料，涉及电子、化工和材料领域，涉及一种太阳能电池正面电极银浆及制备方法，具体涉及硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆及制备方法。
技术介绍
晶体硅太阳能电池是目前市场占有率最高的太阳能电池，因其使用寿命长，持续使用时间可超过50年。金属化电极是晶体硅太阳能电池的关键材料，尤其是正面栅极材料，直接影响太阳能电池的光电转化效率、填充影子、串联电阻等性能指数，所以，正面电极银浆的质量和性能的好坏直接决定着电池的使用寿命和衰减度。正面银浆通过丝网印刷工艺实现金属化，为尽可能减少遮光面，同时要腐蚀透SiNx减反射膜，形成较理想的Ag-Si欧姆接触，实现p-n结电流的有效导出，但是SiNx层到p-n结的距离只有0.35μm左右，在腐蚀SiNx层时，很难在工业生产中实现一致且理想的腐蚀深度，因此，在电极烧结时，与电极接触的SiNx层完全腐蚀和p-n结的结构不被破坏是电极材料实现高效、稳定、长寿命的关键。正面电极银浆主要由导电粉末、无机粘结材料、有机载体和添加剂组成，导电粉末在烧结后形成导电线路，并实现电池与外接焊带之间的电流导通；无机粘结材料在烧结过程中烧穿SiNx减反射膜，实现银电极与硅之间的联通和粘结；有机载体使电极浆料有良好的印刷性能，实现理想的印刷要求。作为晶体硅太阳能电池的关键材料，在如何提高材料性能方面，已有较多的研究成果，专利CN104157331A，CN103000250A，CN102426872A和CN106128550A中，通过掺入银包铜作为导电相代替部分银粉，专利CN106876000A中，浆料中的金属粉选择核材料为：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铍、钨、镁、钇、锆、铌、钼、锝、镉等氢化物中的一种或几种，壳材料为：金属银。专利CN103650238A，CN103596648A，CN103545016A，CN103545015A中的金属粉用银、金、铂、铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、铝、锰、钯、铑中的至少一种或者银包覆的铜、铁、镍、锌、钛、钴、铬、铝、锰的至少一种。专利CN105810284A中，银粉中添加铜粉、银包铝合金粉、磷酸铁锂/碳纳米管复合材料作为导电相；专利CN106297954A中，使用片状锌粉、球状铜粉、银包铝合金粉、磷酸铁锂/碳纳米管复合材料作为导电相；专利CN105655416A，CN105810286A，CN105810287A，CN105655007A，及CN105655010A中使用银粉、锌粉、银包镍合金粉、磷酸铁锂/碳纳米管复合材料作为导电相；专利CN106782755A中用纯银粉、纯镍粉、镍包石墨粉、银包铝粉、银包铜粉、银包镍粉、银包玻璃粉中的任意一种或两种及以上的混合物。专利CN103106952A中用银粉、锡粉、银包镍粉、银包铜粉组成导电相。专利CN102426873A中添加银磷铜合金作为导电相，专利CN102610297A添加银包铜作为导电相，专利CN103700428A用包覆有镍镀层或锡镀层、银镀层的铜粉取代部分银粉作为导电相，专利CN1070682441A中在导电金属粉中加入镉银合金粉、银锡合金粉、银碳合金、银镍合金、银镁合金、银铜锌合金、银铜合金、银钼合金、银钨合金、银铁合金、银铜锡锌合金、银锰合金，专利CN104575666A通过纳米银包覆高分子微球颗粒作为导电相降低成本。但在取代部分银导电相的同时，如何能使浆料保持用纯银粉作为导电相时所具有焊接性能好、导电率高、难氧化的优点。因此，在降低成本的同时，如何保证浆料在使用性能上得到保持或提高，是需要努力的方向。但上述专利中通过添加其他金属粉，或者添加的银包贱金属粉会存在包覆不完全或包覆层不均匀的现象，在未添加其他保护剂的情况下，在烧结过程容易发生氧化，导致粉的导电率下降，造成电极整体性能降低。添加的合金粉虽然抗氧化得到了提高，但电导率没有纯银的理想，会造成电池的光电转换效率降低。本专利技术是在硅粉表面利用化学沉积得到银包硅粉，既不会因氧化产生电导率下降的问题，也能使得银包覆后的硅粉与纯银粉保持同样的电性能，且电池的短路电流减小，光电转换效率明显提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆及制备方法，用于替代目前纯金属粉作为导电相的高银含量浆料。本专利技术所述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆，由以下组分组成：银粉5.0-50.0wt％、银包硅粉40.0-85.0wt％、玻璃粉2.0-8.0wt％、0-3.0wt％金属氧化物粉、有机载体6.0-30.0wt％；所述的银粉，优选粒径为0.5-1.6μm、振实密度为3.2-6.0g/cm3的类球形银粉；所述的银包硅粉，优选银含量为25.0-35.0％的粉体、粒径为0.1-0.6μm、振实密度为0.2-1.2g/cm3；所述银包硅粉中的硅粉采用射频感应等离子体制备技术制备。本专利技术还涉及上述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，包括如下步骤：1)制备玻璃粉：称取原料，混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉；2)制备有机载体：称取树脂和有机溶剂，将树脂溶于有机溶剂中，再加入分散剂和防沉剂作为助剂，搅拌均匀形成有机载体；3)称取银粉、银包硅粉、玻璃粉、金属氧化物粉添加到有机载体中，搅拌均匀，研磨，真空脱气，检测合格即得本专利技术银浆。本专利技术步骤1)所述的称取原料，优选称取1.0-8.0wt％氧化铋、18.0-70.0wt％氧化碲、15.0-65.0wt％氧化铅、1.0-3.0wt％氧化钠、2-8.0wt％五氧化二磷，1.0-12.0wt％氧化银，0-3.0wt％氧化硼中的几种。步骤1)所述的混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉，优选用三维混料机将上述原料混合均匀后，装于铂金坩埚，置于高温电阻炉中进行熔炼，于900-1100℃熔炼1小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于65-75℃干燥后过筛得到玻璃粉，D100≤1.8μm。步骤2)所述的树脂，优选为乙基纤维素、硝基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香中的一种或多种，当混合时为任意比例；所述的有机溶剂，优选萜品醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚中的一种或多种，当混合时为任意比例；所述的分散剂，优选表面活性剂司班85；所述的防沉剂，优选有机膨润土。步骤2)所述的称取，按照4.0-15.0wt％树脂、78.0-88.0wt％有机溶剂、4.0-8.0wt％分散剂、2.0-6.0wt％防沉剂；步骤2)所述的将树脂溶于有机溶剂中，再加入分散剂和防沉剂作为助剂，搅拌均匀形成有机载体，优选将有机溶剂加入不锈钢容器中混合，再在搅拌过程中加入树脂，升温至70-90℃，待树脂完全溶解完后，降温至40-50℃下加入表面活性剂和防沉剂，过滤得到透明的具有良好印刷性的有机载体。步骤3)所述的称取银粉、银包硅粉、玻璃粉、金属氧化物粉添加到有机载体中，优选称取5.0-40.0wt％银粉、50.0-85.0wt％银包硅粉、2.0-4.0wt％玻璃粉、0-1.6wt％金属氧化物粉，添加到6.0-18.0wt％有机载体中；本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于，由以下组分组成：银粉5.0‑50.0wt％、银包硅粉40.0‑85.0wt％、玻璃粉2.0‑8.0wt％、0‑3.0wt％金属氧化物粉、有机载体6.0‑30.0wt％；所述的银粉，粒径为0.5‑1.6μm、振实密度为3.2‑6.0g/cm

【技术特征摘要】
1.硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆，其特征在于，由以下组分组成：银粉5.0-50.0wt％、银包硅粉40.0-85.0wt％、玻璃粉2.0-8.0wt％、0-3.0wt％金属氧化物粉、有机载体6.0-30.0wt％；所述的银粉，粒径为0.5-1.6μm、振实密度为3.2-6.0g/cm3的类球形银粉；所述的银包硅粉，银含量为25.0-35.0％的粉体、粒径为0.1-0.6μm、振实密度为0.2-1.2g/cm3；所述银包硅粉中的硅粉采用射频感应等离子体制备技术制备。2.权利要求1所述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)制备玻璃粉：称取原料，混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉；2)制备有机载体：称取树脂和有机溶剂，将树脂溶于有机溶剂中，再加入分散剂和防沉剂作为助剂，搅拌均匀形成有机载体；3)称取银粉、银包硅粉、玻璃粉、金属氧化物粉添加到有机载体中，搅拌均匀，研磨，真空脱气，检测合格即得本发明银浆。3.根据权利要求2所述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的称取原料，是称取质量百分比1.0-8.0wt％氧化铋、18.0-70.0wt％氧化碲、15.0-65.0wt％氧化铅、1.0-3.0wt％氧化钠、2-8.0wt％五氧化二磷，1.0-12.0wt％氧化银，0-3.0wt％氧化硼中的几种。4.根据权利要求2所述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉，用三维混料机将上述原料混合均匀后，装于铂金坩埚，置于高温电阻炉中进行熔炼，于900-1100℃熔炼1小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于65-75℃干燥后过筛得到玻璃粉，D100≤1.8μm。5.根据权利要求2所述的硅粉改性晶体硅太阳能电池正面电极银浆的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的树脂，为乙基纤维素、硝基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香中的一种或多种，当混合时为任意比例；所述的有机溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立惠，石海信，尹艳镇，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45