一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料及其制备方法技术

一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料及其制备方法，技术领域涉及一种太阳能电池用正面银浆料及其制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有制备晶硅太阳能电池导电浆料使用的有机载体中粘结剂、触变剂在电池片烧结后分解残余灰分较多，溶剂易析出，最终导致制备的太阳能电池片拉力水平低和太阳能电池的光电转换效率低的问题。一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料中粘结剂为聚5

【技术实现步骤摘要】
一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料及其制备方法


[0001]所述
涉及一种太阳能电池用正面银浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机载体作为晶硅太阳能电池导电浆料中的重要辅助成分，其本身对电池片的导电性能并无直接贡献，在银浆料中的含量仅为7%~12%，远小于导电功能相银粉的含量，但是却对银浆料的印刷性和光电转换效率起着至关重要的作用。有机载体主要由溶剂、粘结剂、防流挂剂和润湿剂等成分构成，它们分别赋予银浆料体系以流动性能、粘结性、“一触即变”功能、以及分散性，使得银粉、玻璃粉等粉体材料能在多组分液体中得到较好分散的同时实现对外界施加的剪切应力或剪切速率的快速响应。此外，一种好的有机载体还可保障被载体包裹的粉体能顺利以流体状态印刷于硅基片上，为电极栅线的塑形以及电池内部金属化的进行提供必要的辅助作用。基于太阳能电池银浆料对黏合性、触变性、稳定存储性能、柔韧性、润湿流平性、成膜增塑性、印刷润滑过网性以及外观性状等诸多要求，有机载体中还可以添加其他助剂，包括消泡剂、增塑剂、表面活性剂、偶联剂、润滑剂以及成膜助剂等。
[0003]尽管载体中成分和功能多样，但是其与银粉和玻璃粉轧制的浆料却存在一些较难克服的问题，如：（1）、粘结剂含量问题：为使浆料具有合适的粘度，载体中需添加4%
‑
10%的粘结剂，添加量较低时无法保证浆料在丝网印刷后电极栅线的大高宽比，栅线银浆呈过流平态，栅线边缘规整度较差，电池片受光面积小，导入和流出电子少，严重制约了光电转换效率的提升；粘结剂添加量较高时，因粘结剂本身并不具备导电性能，其在电池片烧结后分解残余灰分较多，对电子在栅线中的顺利流动具有一定的阻碍影响，使得电极栅线与硅片的接触电阻增大，不利于填充因子的提高。
[0004]（2）、触变性问题：触变剂一般选择氢化蓖麻油、聚酰胺蜡，气相二氧化硅、有机膨润土等固体，它在提高体系“一触即变”性能的同时也具有增加浆料粘稠度的作用，在电池片烧结后同样存在灰分残余。在四种常见触变剂中，聚酰胺蜡对浆料触变性影响最大，往往只需添加少量即可达到明显的提升触变效果，但需要注意的是，聚酰胺蜡作为一种具有酰胺基团，即
‑
CO
‑
NH2的高分子缩聚物，在较高温度下极易水解分解出NH3，造成聚酰胺蜡结构被破坏，对应地其提升触变的能力也会大打折扣。
[0005]（3）、溶剂析出问题：银浆料作为一种多相悬浮体系，其固含量一般≥90%，混合液相和两种固相间必然存在密度差异，这就直接导致了导电浆料体系的不均匀性，直观表现为银粉和玻璃粉在载体中沉降，即溶剂析出，浆料表层出现有别于浆料内部及下层的油性液体。根据斯托克斯经验公式，固体粒子沉降速率v=2gr2(ρs
‑
ρl)/(9η)（其中，g为重力加速度，r为固体粒子半径，ρs、ρl分别为固液体密度，η为流体粘度）可知：
①
、银粉、玻璃粉粒径越大，粒子沉降越快；
②
、浆料粘度越大，粒子沉降越慢。尽管粉体粒径及含量属于可控变量，但对于导电浆料而言，该经验公式只是基于恒温、载体中溶剂不挥发、粉体球形粒径具
有较高一致性、粉体表面光滑且颗粒间互不碰撞的理想条件的前提下成立，在实际研发及生产中，还需加入具有特有界面活性，兼具亲水基和亲油基的分散剂以使固体颗粒表面得到充分有效润湿和分散，防止轧浆后新生表面快速键合，防止颗粒聚集导致的快速沉降，有效改善载体中溶剂析出问题，提高体系稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是要解决现有制备晶硅太阳能电池导电浆料使用的有机载体中粘结剂、触变剂在电池片烧结后分解残余灰分较多，溶剂易析出，最终导致制备的太阳能电池片拉力水平低和太阳能电池的光电转换效率低的问题，而提供一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料及其制备方法。
[0007]一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料按重量份数由85份~95份银粉、1.8份~3.0份玻璃粉和7份~12份有机载体制备而成；所述的有机载体按重量份数由72份~86份溶剂、4份~10份粘结剂、2份~5份触变剂、0.5份~1.5份分散剂、2份~4份塑形剂、5份~9份偶联剂、3份~4份消泡剂和0.2份~0.6份助剂组成；所述的粘结剂为聚5
‑
羟基
‑2‑
戊烯酸乙酯；所述的触变剂为季戊四醇四(9
‑
氨基
‑
10
‑
羟基十八碳酸)酯；所述的分散剂为聚5
‑
(N,N
‑
二甲基胺基)
‑
1,4
‑
戊二醇单三乙胺醚。
[0008]一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料的制备方法，是按以下步骤完成的：一、称料：按重量份数称取85份~95份银粉、1.8份~3.0份玻璃粉和7份~12份有机载体；二、混合：将步骤一中称取的银粉、玻璃粉和有机载体混合均匀，然后经三辊机轧制，再使用400目~600目筛网过滤，得到细度小于5μm的低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料。
[0009]本专利技术的原理及优点：一、本专利技术提供了一种粘结性能优异、烧结灰分残余少，电极栅线平滑无外挂，体系稳定的低接触电阻、高光电转换效率的太阳能电池用银浆料；为达到该目的，本专利技术继续提供了有机载体中使用的粘结剂、触变剂及分散剂的有机合成方法；本专利技术制备的粘结剂、触变剂及分散剂分别具有分子间缠绕程度较大、印刷烧结后灰分残余少，可提供较多氢键受体和氢键供体，赋予了化合物多点锚固的特点；此外，本专利技术简化了粘结剂、触变剂及分散剂的制备过程，防止有机合成中因反应线路较长、步骤繁杂导致的副反应较多，进而导致的产率低下和原子利用率不高的问题，同时保证了产物的纯度，避免了多种试剂加入后杂质的引入及提纯不完全的问题；二、本专利技术制备的粘结剂具有以下优点：
①
、聚合物主链中的一个H原子由
‑
CH2CH2OH支链取代，对粘结剂的粘结性能具有显著增强效果；
②
、
‑
CH2CH2OH链段的引入，使得该高分子聚合物具有更大的空间位阻和更多数量的氢键供体及氢键受体，聚酯树脂的活性得到显著提升；
③
、该粘结剂经高温烧结后灰分残余较少，对电极栅线中电子的顺利传导
影响较小；三、本专利技术制备的触变剂具有以下优点：
①
、选用羟基氨这种特殊化学试剂对(Z)
‑9‑
十八碳烯酸（即油酸）中的不饱和双键进行断键加成，同时引入了氨基和羟基，相比于一般只引入单一氨基或羟基的粘结剂而言，本专利技术制备的触变剂具有成倍的氢键结合位点，可以提供更加致密的三维网状空间结构；
②
、该触变剂中含有四份子油酸的长支链烷基结构，亲油性、空间缠绕能力以及稳定性能显著增强；四、本专利技术制备的分散剂具有以下优点：
①
、合成路径较短，条件温和，产物的原子利用率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料按重量份数由85份~95份银粉、1.8份~3.0份玻璃粉和7份~12份有机载体制备而成；所述的有机载体按重量份数由72份~86份溶剂、4份~10份粘结剂、2份~5份触变剂、0.5份~1.5份分散剂、2份~4份塑形剂、5份~9份偶联剂、3份~4份消泡剂和0.2份~0.6份助剂组成；所述的粘结剂为聚5
‑
羟基
‑2‑
戊烯酸乙酯；所述的触变剂为季戊四醇四(9
‑
氨基
‑
10
‑
羟基十八碳酸)酯；所述的分散剂为聚5
‑
(N,N
‑
二甲基胺基)
‑
1,4
‑
戊二醇单三乙胺醚。2.根据权利要求1所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的银粉为高振实密度球形小粒径银粉，振实密度为6.0g/cm3~6.5g/cm3，高振实密度球形小粒径银粉的粒径D
50
为0.4μm~1.5μm，D
100
≤2.8μm。3.根据权利要求1所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的玻璃粉为高拉力无铅玻璃粉，该玻璃粉按重量份数由30份~45份TeO2、15份~32份Bi2O3、12份~20份B2O3、1份~5份SiO2、0~1份CaO、1份~2份MgO、1.5份~3份ZnO、1份~1.5份Li2O、0.4份~1份Al2O3、5份~10份ZrO2、2份~5份MoO3、2份~4份PtO2、1.5份~3份SrO、0.5份~2份WO3、1份~3份V2O5、0~1份Nb2O5和0~1份ReO2组成。4.根据权利要求1、2或3所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的溶剂为异丙醇、醇酯十二、己二酸二异辛酯、丙二醇苯醚、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇二丁醚和戊二酸二甲酯中的一种或几种；所述的塑形剂为对苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、烷基磺酸苯酯和环氧大豆油中的一种或几种。5.根据权利要求1、2或3所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的偶联剂为氨基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、烷基硅烷、环氧硅烷、异丙基二油酸酰氧基钛酸酯和三异硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或几种；所述的消泡剂为高级醇消泡剂、聚醚消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷有机硅消泡剂中的一种或几种；所述的高级醇消泡剂为PEG
‑
400；所述的助剂为触变流变控制剂MT
‑
903。6.根据权利要求1、2或3所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的聚5
‑
羟基
‑2‑
戊烯酸乙酯是按以下步骤制备的：一、首先使用氮气排除反应容器Ⅰ中的气体，加入催化剂过氧化氢，然后在氮气气氛保护下加入丙炔酸，再通入HBr气体，室温下反应40min~60min，抽滤、干燥，得到反应产物Ⅰ；步骤一中所述的HBr气体的物质的量与过氧化氢的体积之比为(1mol~1.5mol):46mL；步骤一中所述的HBr气体与丙炔酸的物质的量之比为(1~1.5):1；二、将反应产物Ⅰ加入到反应容器Ⅱ内，然后加入无水乙醇，水浴加热至75℃，再在75℃下反应90min，回收产物并抽滤、再于45℃~55℃烘箱内烘干30min，得到反应产物Ⅱ；步骤二中所述的反应产物Ⅰ与无水乙醇的物质的量比为1:1；三、将锌屑静置于无水乙醚中充分浸润20min~40min，向反应容器Ⅲ中通入氮气，将反应产物Ⅱ加入到反应容器Ⅲ中，并向反应容器Ⅲ中加入润湿的锌屑和无水乙醚，再加热至45℃，在45℃下恒温回流2h~3h，得到反应产物Ⅲ；
步骤三中所述的锌屑与步骤一中所述的丙炔酸的摩尔比为1:1；步骤三中所述的锌屑的物质的量与无水乙醚的体积比为(0.2mol~0.5mol)：78mL；四、向反应产物Ⅲ中通入环氧乙烷气体，室温下反应1h~1.5h，再加入TiCl4/MgCl2催化剂，加热至80℃，在80℃下反应6h，过滤，干燥，得到聚5
‑
羟基
‑2‑
戊烯酸乙酯；步骤四中所述的环氧乙烷气体与步骤三中所述的锌屑的摩尔比为(2~2.5):1。7.根据权利要求1、2或3所述的一种低接触电阻且高光电转换效率的太阳能电池用正面银浆料，其特征在于，所述的季戊四醇四(9
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氨基
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10
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羟基十八碳酸)酯是按以下步骤制备的：一、制备季戊四醇：（1）、向反应容器内加入乙醇钠，以提供碱性反应环境，再通入8min~14min氮气，然后在氮气保护下加入甲醛和乙醛，再在85℃下恒温反应1.5h，回收产...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳静，席军涛，马生华，王惠，
申请(专利权)人：江苏聚盈新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：