用于导电膏的水基媒剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造导电银膏的水基媒剂。所述水基媒剂包含粘合剂、稳定剂和水。本发明专利技术的优选实施例利用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种作为所述粘合剂；并且利用乙二醇作为所述稳定剂。本发明专利技术的另一个方面涉及一种基于所述水基媒剂的导电膏组合物。优选实施例利用金属颗粒、玻璃料和包含粘合剂、稳定剂和水的水基媒剂。具有高金属含量的所述导电膏呈现极好的储存稳定性。

Water-based media for conductive paste

【技术实现步骤摘要】
用于导电膏的水基媒剂
本专利技术涉及一种用于太阳能面板技术的导电膏。具体来说，在一个方面，本专利技术涉及一种用于配制导电膏的水基媒剂。本专利技术的另一个方面涉及一种导电膏组合物。本专利技术的另一个方面涉及一种通过涂覆包含金属颗粒、玻璃料和含水媒剂的导电膏而产生的太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池是使用光伏效应将光能转换为电能的装置。太阳能是一种极具吸引力的绿色能源，因为其具有可持续性，并且只产生无污染的副产物。因此，目前正在进行大量研究以开发效率提高的太阳能电池，同时不断降低材料和制造成本。当光照射太阳能电池时，一部分入射光被表面反射，其余的入射光透射到太阳能电池中。透射光的光子被通常由如硅的半导体材料制成的太阳能电池吸收。来自所吸收光子的能量激发半导体材料的电子离开其原子，从而产生电子空穴对。这些电子空穴对然后由p-n结分隔开并且通过施加于太阳能电池表面上的导电电极收集。最常见的太阳能电池是基于硅、更确切地说基于p-n结的太阳能电池，其通过将n型扩散层施加到p型硅衬底上并与两种电接触层或电极耦合而由硅制成。在p型半导体中，将掺杂原子加入半导体中以增加自由电荷载流子(带正电的空穴(positivehole))的数量。在硅的情况下，三价原子被取代到晶格中。基本上，掺杂材料从半导体原子中带走弱束缚的外部电子。p型半导体的一个实例是具有硼或铝掺杂物的硅。太阳能电池也可由n型半导体制成。在n型半导体中，掺杂原子向受主衬底上提供额外电子，从而形成过量负电子电荷载流子。与一种类型的受主原子相比，这类掺杂原子通常具有一个价数更高的电子。最常见的实例是含有四个价电子的第IV组固体(硅、锗、锡)中的原子被含有五个松散束缚的价电子的第V族元素(磷、砷、锑)取代。n型半导体的一个实例是具有磷掺杂物的硅。为了通过太阳能电池将太阳光的反射降到最低，将抗反射涂层(antireflectioncoating，ARC)，例如氮化硅、氧化硅、氧化铝或氧化钛涂覆到n型或p型扩散层上以增加耦合到太阳能电池中的光的量。ARC通常不导电，并且还可以钝化硅衬底的表面。硅太阳能电池通常在其前表面和后表面上涂覆有导电膏。作为金属化过程的一部分，通常首先将后缘触点施加到硅衬底上，例如通过网版印刷后侧银膏或银/铝膏以形成焊垫。接下来，将铝膏涂覆到衬底的全部后侧以形成后表面场(backsurfacefield，BSF)，然后干燥电池。接下来，使用不同类型的导电膏，可将金属触点网版印刷到前侧抗反射层上以用作前电极。电池的正面或前面上的这个电接触层在光进入时通常以由“指状线”和“母线”构成的栅极图案存在，而不是完全层，因为金属网格材料通常对光是不透明的。具有印刷的前侧和后侧膏体的硅衬底然后在大约700-975℃下的温度下烧成。烧成后，前侧膏体通过抗反射层蚀刻，形成金属网格与半导体之间的电接触，并且将金属膏体转换成金属电极。在后侧上，铝扩散到硅衬底中，充当产生BSF的掺杂物。所得金属电极允许电流向在太阳能面板中连接的太阳能电池并从太阳能电池流出。典型太阳能电池的描述和其制造方法可以发现于例如欧洲专利申请公开案第1713093号中。为了组装面板，将多个太阳能电池串联和/或并联连接，并且第一个电池和最后一个电池的电极的端部优选连接到输出线上。太阳能电池通常封装于透明热塑料树脂中，例如硅橡胶或乙烯乙酸乙烯酯。透明玻璃片放置在封装的透明热塑料树脂的前表面上。后面保护材料，例如用具有良好的机械特性和良好的耐候性的聚乙烯氟的膜涂布的聚对苯二甲酸乙二酯片放置在封装的热塑料树脂下方。这些层状材料可以在适当的真空锅炉中加热以去除空气，然后通过加热和压制整合于一个主体中。此外，由于太阳能电池通常长时间留在露天，因此期望用由铝等组成的框架材料覆盖太阳能电池的周边。典型导电膏含有金属颗粒、玻璃料(玻璃颗粒)和媒剂。这些组分必须谨慎地选择以呈现所得太阳能电池的电势的全部优势。举例来说，有必要使金属膏体与硅表面之间的接触以及金属颗粒自身之间的接触最大化，以使得电荷载流子可通过界面和指状线流向母线。对于导电膏，银通常是精选的金属。组合物中的玻璃颗粒蚀刻穿过抗反射涂层，从而帮助建立金属与n+型Si之间的接触。另一方面，玻璃不得具有使p-n结在烧成之后分流的侵蚀性。因此，期望将接触电阻降到最低，同时将p-n结保持完整，以实现改善的效率。由于金属层和硅晶片的界面中的玻璃的绝缘作用以及其它缺点，例如接触区域的高度重组，因此已知的组合物具有高接触电阻。此外，有机媒剂的组成也会影响所得太阳能电池的电势。市场上用于太阳能应用的所有当前银膏都处于有机媒剂中。有机溶剂允许电池和固体膏体成分的可湿性、流变和印刷行为的控制和缓慢蒸发以确保顺利的网版印刷过程。然而，有机系统通常对环境和操作人员的健康有负面影响。因此，需要用于导电膏的水基媒剂，其性能与传统的基于有机物的导电膏相当。US2008/0193667涉及一种处于液体载剂中的纳米金属颗粒的可喷墨打印组合物。'667公开案进一步公开适用的液体载体包括水、有机溶剂及其组合。US2011/0151614是针对一种通过照射包括导电颗粒、玻璃料、基质材料和溶剂的分散液而产生太阳能电池的电极的方法。水和两种或更多种有机溶剂的混合物是用于分散液的溶剂的实例。WO2011/038657关注一种包含导电金属粉末、无机粘附剂、包括水溶性聚合物的水性粘附剂、和添加剂的导电膏。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于导电膏的水基媒剂，其包含：1)粘合剂；2)稳定剂；和3)水。根据另一实施例，水基媒剂进一步包含触变剂。根据本专利技术，粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、纤维素醚、聚氧化乙烯、水性聚氨酯树脂、聚丁酸乙烯酯(PVB)中的至少一种以及其组合。根据本专利技术，粘合剂是水基媒剂的约5到约30重量％、约10到约20重量％或约10到约15重量％。根据本专利技术，稳定剂包含二醇，如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇和二乙二醇。稳定剂是水基媒剂的约0到约30重量％、约3到约30重量％、约5到约15重量％或约5到约10重量％。根据本专利技术，水基媒剂中的水是水基媒剂的50％重量％、约60到约90重量％、约70到约80重量％或约80％以上。根据本专利技术，水与稳定剂的重量比是约3到约30、约5到约20、约7到约18或约8到约16。在一优选实施例中，水与乙二醇的重量比是约5到约20、约7到约18或约8到约16。本专利技术还提供用于太阳能电池技术的导电膏，其包含金属颗粒、玻璃料和水基媒剂，所述水基媒剂包含1)粘合剂，2)稳定剂和3)水。根据本专利技术的另一方面，金属颗粒是银、金、铜和镍中的至少一种，优选为银。根据本专利技术的一个方面，金属颗粒是膏体的约60到约95重量％、约70到约90重量％、约80到约90重量％或约88重量％。根据本专利技术的另一方面，玻璃料是膏体的约1到约10重量％、约2到约8重量％、约2到约5重量％或约2重量％。根据本专利技术的另一方面，水基媒剂是膏体的约1到约20重量％、约5到约15重量％、约8重量％、约8重量％、约10重量％、或约11重量％。根据本专利技术的另一方面，水基媒剂或膏体进一步包含触变剂。可在制备导电膏期间而不是在制备水基媒剂期间添加任选的触变剂。按水基媒剂的重量计，触变剂是约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于导电膏的水基媒剂，其包含：粘合剂；稳定剂；和水。

【技术特征摘要】
2017.11.27 US 15/822,4131.一种用于导电膏的水基媒剂，其包含：粘合剂；稳定剂；和水。2.根据权利要求1所述的水基媒剂，其中所述水是所述水基媒剂的50重量％以上。3.根据权利要求1所述的水基媒剂，其中所述粘合剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的水基媒剂，另外其中所述粘合剂是所述水基媒剂的约5到约30重量％。5.根据权利要求1所述的水基媒剂，其中所述稳定剂是乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇或二乙二醇。6.根据权利要求1所述的水基媒剂，其中所述稳定剂是所述水基媒剂的约3到30重量％。7.根据权利要求1所述的水基媒剂，其中所述稳定剂是乙二醇。8.根据权利要求7所述的水基媒剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋利新，
申请(专利权)人：贺利氏贵金属北美康舍霍肯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US