一种纳米银硅复合材料电极银浆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米银硅复合材料电极银浆及其制备方法，包括以下重量百分比的各原料组分：银粉28～63wt％、纳米银硅粉25～60wt％、玻璃粉1～5wt％、有机载体5～20wt％、金属添加剂0.5～2wt％。本发明专利技术中制备的纳米银硅复合材料电极银浆通过添加纳米银硅粉来协助提高银浆对SiN

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银硅复合材料电极银浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种晶硅太阳能电池电极银浆及其制备方法，具体涉及一种纳米银硅复合材料电极银浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于化石能源日渐枯竭，以及在使用过程中产生的环境污染问题，使得各国都加大了对可再生能源的开发利用。太阳能资源丰富无污染，发展潜力巨大。传统端极导电浆料(也称为电子浆料)是电子元器件和微电子产品的重要组成部分，被广泛应用于微电子工业中的金属电极、布线、封装、连接等领域。金、银、钯等贵金属材料由于其稳定性强、精度高、可靠性好和寿命长等优点，通常被作为导电浆料的首选。但由于贵金属不断上涨的高昂价格，降低成本也是主要的研究方向。太阳能电池以半导体材料为媒介，实现光能和电能的直接转换。晶体硅太阳能电池具有工艺成熟、转换效率高、成本低等特点，是目前应用最广泛的太阳能电池，占据90％的市场份额。电极银浆浆料作为晶体硅太阳能电池金属化的材料，其对电池的光电转化效率起着至关重要的作用，并且在电池生产成本中占很大的比重。中国是全球太阳能电池组件最大生产国，长期依赖进口金属化材料大大抬高了国产电池片组件的生产成本，因此，开发新型的太阳能电极银浆，降低银浆的生产成本，打破国外技术垄断，具有重大的战略意义。
[0003]目前，现有技术中电极银浆主要由三部分组成：导电项、有机项和无机项，导电项主要为导电性能最好的银微粉，有机相为适用于丝网印刷技术的有机载体，有机载体主要由有机溶剂、增塑剂、触变剂、流平剂以及表面活性剂等组成，使浆料具有适用于丝网印刷的粘度、触变性等流变性能；无机项主要为低玻璃粉和金属氧化物，起到烧透减反层和粘结作用。特别地，对于晶硅太阳能电池正面银浆来说，由于其处于受光面，所以相比于背面银浆的高宽比具有较高的要求，因此选择能够腐蚀氮化硅层与硅基形成良好的欧姆接触及粘结强度的电极银浆浆料，更有利于印刷工艺操作。但在满足这些要求的同时，由于银粉价格昂贵，银粉的添加量又严重影响着整个晶硅太阳能电池正面银浆的导电性及光电转换率，一旦银粉用量减少，就不能保证工业要求的性能指标，因此，成本问题一直是阻碍晶硅太阳能电池发展的主要因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种能满足各项性能测试及正常生产需要的同时，还能降低晶硅太阳能生产成本的纳米银硅复合材料电极银浆及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种纳米银硅复合材料电极银浆。
[0006]优选地，按重量百分比计包括如下的原料组分：银粉28～63wt％、纳米银硅粉25～60wt％、玻璃粉1～5wt％、有机载体5～20wt％和金属添加剂0.5～2wt％。
[0007]优选地，所述银粉包括两种不同粒度的微米球状银粉和一种纳米球状银粉，两种微米球状银粉的粒度尺寸分别为1.85μm～2.15μm和0.98μm～1.22μm，组成比例为(2～3):
(1～1.5)，纳米球状银粉的添加量为0～8wt％，粒度尺寸为200nm～400nm。
[0008]优选地，所述两种不同粒度的微米球状银粉的平均粒度分别为2.0μm和1.1μm，所述纳米球状银粉的平均粒度为300nm。
[0009]优选地，所述纳米银硅粉为纳米球状微粒，含硅量为10～80wt％，粒度尺寸为500～700nm。
[0010]优选地，所述玻璃粉为TeO2‑
Bi2O3‑
B2O3系玻璃粉，粒度尺寸为1.2μm～1.4μm，平均粒度为1.3μm。
[0011]优选地，所述有机载体包括第一有机载体和第二有机载体。
[0012]优选地，所述第一有机载体包括质量比为5：(2～4):(1～2)的有机溶剂、增稠剂和表面活性剂，所述第二有机载体包括质量比为(4～7)：(6～3)的有机溶剂和触变剂。
[0013]优选地，所述有机溶剂为松油醇、松节油透醇、二乙二醇丁醚、环己醇、柠檬酸三丁酯和乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或几种；
[0014]所述增稠剂选自乙基纤维素、甲基丙烯酸异丁酯、己基纤维素、羟乙基纤维素和甲基羟丙基纤维素中的一种；
[0015]所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蔑麻油和聚酰胺钠中的一种；
[0016]所述表面活性剂为卵磷脂。
[0017]优选地，所述的金属添加剂为纳米镍粉。
[0018]优选地，所述纳米银硅复合材料电极银浆的制备方法包括如下步骤：
[0019]步骤一：按5:(2～4):(1～2)的质量比称取有机溶剂、增稠剂和表面活性剂，恒温搅拌均匀，将溶解后的混合物过滤得到第一有机载体；
[0020]步骤二：按(4～7)：(6～3)的质量比称取有机溶剂和触变剂，恒温搅拌均匀，将溶解后的混合物过滤得到第二有机载体；
[0021]步骤三：将第一有机载体和第二有机载体分别按总质量百分比0～10wt％和0～10wt％混合均匀得到有机载体；
[0022]步骤四：按纳米银硅复合材料电极银浆的原料组分配比，将银粉、纳米银硅粉、玻璃粉、有机载体和金属添加剂混合均匀后，再根据所需粘度目标，加入有机溶剂调节粘度；最后将混合物辊轧至分散均匀且细度小于5μm即可得到添加了纳米银硅粉的纳米银硅复合材料电极银浆。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：
[0024]经过测试，该纳米银硅复合材料电极银浆，相较于市场上的晶硅太阳能电池银浆，贵金属银粉含量降低17％
‑
61％，成本远远低于市场上的晶硅太阳能电池银浆。同时，烧结后的栅线膜高宽比大于0.380，粘度为220
±
20可达207kcps(25℃)，抗拉强度为7N以上，大于3N的工业生产要求，光电转化率可达17.8％以上，具有良好的高宽比和光电转化效率，并且其原料中加入的纳米银硅粉显著提高了硅基片与银层之间的拉应力，使该纳米银硅复合材料电极银浆具有很强的粘结强度，更有利于丝网印刷工艺。
[0025]其次，该纳米银硅复合材料电极银浆在制备过程中，通过调节银粉的形貌、粒径的分布性能，来调节银浆在烧结过程中的收缩行为，采用不同粒径、球形度良好的微纳米颗粒搭配使用，使烧结后的纳米银硅复合材料电极银浆具有更好的致密性，进而使其银硅界面的接触质量更优异。
[0026]该纳米银硅复合材料电极银浆中添加的纳米银硅粉能使得银浆对SiN
x
减反射膜和硅发射极的蚀刻反应有所提高，具有较大的界面粘结强度及电极的剥离机械强度。
[0027]该纳米银硅复合材料电极银浆中采用的TeO2‑
i2O3‑
B2O3系玻璃粉为无铅玻璃粉，符合无毒无害的主流趋势。玻璃粉用于蚀刻SiN
x
减反射膜，且是银的传输媒介，促进电极中银的迁移，保证银硅界面的良好性能。但是，玻璃粉的含量不宜过高，否则在金属化过程中，玻璃对硅发射极的过度蚀刻会造成结损伤，进而影响电池的电性能。因此，本专利技术优选地将玻璃粉含量设为1～5wt％。
[0028]该纳米银硅复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，按重量百分比计包括如下的原料组分：银粉28～63wt％、纳米银硅粉25～60wt％、玻璃粉1～5wt％、有机载体5～20wt％和金属添加剂0.5～2wt％。2.根据权利要求1所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述银粉包括两种不同粒度的微米球状银粉和一种纳米球状银粉，两种微米球状银粉的粒度尺寸分别为1.85μm～2.15μm和0.98μm～1.22μm，组成比例为(2～3):(1～1.5)，纳米球状银粉的添加量为0～8wt％，粒度尺寸为200nm～400nm。3.根据权利要求2所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述两种不同粒度的微米球状银粉的平均粒度分别为2.0μm和1.1μm，所述纳米球状银粉的平均粒度为300nm。4.根据权利要求1所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述纳米银硅粉为纳米球状微粒，含硅量为10～80wt％，粒度尺寸为500～700nm。5.据权利要求1所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述玻璃粉为TeO2‑
Bi2O3‑
B2O3系玻璃粉，粒度尺寸为1.2μm～1.4μm，平均粒度为1.3μm。6.据权利要求1所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述有机载体包括第一有机载体和第二有机载体。7.根据权利要求6所述的纳米银硅复合材料电极银浆，其特征在于，所述第一有机载体包括质量比为5：(2～4):(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞欢，吕明，
申请(专利权)人：扬州虹运电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：