基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料制造技术

本发明专利技术涉及一种基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料，由下述质量百分含量的组分组成：铜包覆洋葱富勒烯纳米材料73

【技术实现步骤摘要】
基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料


[0001]本专利技术涉及太阳能电池正面电极用无铅导电浆料，特别是涉及一种采用铜包覆洋葱富勒烯作为导电相的导电铜浆。

技术介绍

[0002]随着化石能源的逐渐消耗以及人们生活水平的提升，太阳能作为新一代绿色能源，已被逐渐应用在日常生活中。目前，晶硅太阳能电池的应用最为广泛，形成了稳定的光伏产业链。随着单晶硅和多晶硅技术的成熟，其制备成本逐渐降低。
[0003]导电浆料是太阳能电池网印过程中重要的原料，也是影响太阳能电池成本的重要因素之一。其中，银浆作为一种性能优良的导电浆料，在电池的正面或者背面电极均具有较好的应用，但是银的价格昂贵，导致太阳能电池的成本较高，而且存在电迁移失效的问题。
[0004]金属铜的电导率最接近于银，选用金属铜作为导电粒子替代银的策略，不仅可以保证导电浆料的导电能力，还可以有效降低导电浆料的制备成本。但是，铜在空气中极易产生氧化物，导致导电浆料的导电性变差。
[0005]CN 111304640A、CN 114914011A等利用银包铜粉作为导电相制备导电浆料，可以有效解决银的电迁移问题，同时也能降低导电浆料成本。但由于其很难获得包覆均匀、表面光滑的银包铜粉，在烧结过程中同样会产生铜氧化物导致导电性降低。
[0006]通过在导电浆料中引入抗氧化剂，或者对铜粉表面进行改性的方法，虽然也可以有效降低烧结过程中铜氧化物的产生，但是其导电性和抗氧化性仍有待提高。
[0007]CN 103219065A、CN 101593568A等利用具有优良导电性能的碳纳米管制备导电性能好且环保的导电浆料，用于电容器、柔性电池上，取得了良好的应用前景。但基于碳纳米管的导电浆料并不适合于晶硅太阳能电池，因为碳纳米管的柔性棒状结构在研磨、高温烧结过程中会被破坏，造成其导电性能的降低。
[0008]此外，传统导电浆料为了获得更好的导电性能，需要选用含铅玻璃粉以增强烧结过程中导电相与硅基板的结合强度，这可能导致太阳能电池不满足环保要求。
[0009]基于此，如何在导电浆料的制备过程中选用无铅玻璃粉，同时保证导电浆料烧结的膜在硅基板上具有较强的附着力，在满足环保要求的前提下获得高品质的太阳能电池，也是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种太阳能电池正面电极用铜导电浆料，通过选用铜包覆洋葱富勒烯纳米材料作为导电相替代金属银，以在满足导电浆料使用性能的前提下，有效降低导电浆料的制备成本。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料，所述导电浆料按质量百分含量计，含有铜包覆洋葱富勒烯纳米材料73
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84%，有机载体10
‑
25%，无铅玻璃粉2
‑
8%。
[0012]其中，所述的铜包覆洋葱富勒烯纳米材料是在制备铜纳米粒子的原料硝酸铜和抗坏血酸中添加洋葱富勒烯纳米颗粒，原位水热合成制备洋葱富勒烯/铜复合物，无氧煅烧得到的平均粒径0.3
‑
8μm的铜包覆洋葱富勒烯纳米粒子。
[0013]更具体地，本专利技术所述的铜包覆洋葱富勒烯纳米材料是按照硝酸铜与抗坏血酸质量比为1:1、洋葱富勒烯纳米颗粒占硝酸铜质量的0.3
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4%配制水溶液，于反应釜中160
‑
200℃水热反应处理5
‑
7h，得到洋葱富勒烯/铜复合物，清洗干燥，惰性气氛下600℃煅烧1h，制备得到铜包覆洋葱富勒烯纳米材料黑色粉末。
[0014]有机载体主要由有机溶剂和表面活性剂组成，是构成太阳能电池导电浆料的必要组分。本专利技术所述的有机载体可以采用常规的可以用于制备导电浆料的各种有机载体，只要其能够将导电相分散均匀即可。
[0015]优选地，本专利技术所述的有机载体按质量百分含量计，含有松油醇40
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50%，二乙二醇丁醚醋酸酯20
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28%，二乙二醇丁醚5
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6%，柠檬酸三丁酯7
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10%，乙基纤维素2
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10%，卵磷脂1
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2%，甘油2
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3%，聚乙二醇2
‑
3%。
[0016]其中的主要成分有机溶剂包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚和柠檬酸三丁酯，表面活性剂为卵磷脂；其他组分中，乙基纤维素为增稠剂，甘油为增塑剂，聚乙二醇为消泡剂。上述组成能够保证本专利技术的铜包覆洋葱富勒烯纳米材料可以较好地溶在有机载体中形成合适的浓度，烧结后形成良好的膜。
[0017]本专利技术所选用的无铅玻璃粉也是常规的可通过商业途径获得的无铅玻璃粉，按质量百分含量计含有SiO
2 45
‑
55%，Bi2O
3 30
‑
40%，TiO
2 5
‑
12%，B2O
3 4
‑
7%，ZnO 0
‑
3%，ZrO 0
‑
3%，P2O
5 2
‑
4%。所述无铅玻璃粉的平均粒径小于10μm，软化点400
‑
570℃。
[0018]本专利技术所述的无铅玻璃粉在不含铅的情况下，依然能够与太阳能电池硅基板有很好的结合，提高本专利技术铜导电浆料烧结后与硅基板的粘结力。
[0019]更进一步地，本专利技术所述基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料按质量百分含量计，含有铜包覆洋葱富勒烯纳米材料74
‑
80%，有机载体13
‑
20%，无铅玻璃粉5
‑
7%。
[0020]更具体地，本专利技术所述基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料是将所述质量百分含量的各组分混合均匀，以三辊研磨机研磨得到的粘度为90
‑
115Pa
·
s的无铅导电浆料。
[0021]本专利技术上述获得的基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料由于洋葱富勒烯特有的球形结构，能够有效抵抗研磨过程中的压力，而且更耐高温烧结，因此更适合应用在晶硅太阳能电池中。
[0022]本专利技术提供的铜导电浆料完全满足环保要求，且价格低廉，利用其制备的太阳能电池正面电极接触电阻低、附着力较强、表面平整、线路清晰、导电性好，在太阳能电池中展示出良好的应用前景。
附图说明
[0023]图1是铜包覆洋葱富勒烯纳米材料粉末的SEM图谱。
实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本专利技术，而不是限制本专利技术的保护范围。
[0025]本专利技术实施例中涉及到的生产工艺、实验方法或检测方法，若无特别说明，均为现有技术中的常规方法，且其名称和/或简称均属于本领域内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铜包覆洋葱富勒烯导电相的太阳能电池用导电浆料，所述导电浆料按质量百分含量计，含有铜包覆洋葱富勒烯纳米材料73
‑
84%，有机载体10
‑
25%，无铅玻璃粉2
‑
8%；其中，所述的铜包覆洋葱富勒烯纳米材料是在制备铜纳米粒子的原料硝酸铜和抗坏血酸中添加洋葱富勒烯纳米颗粒，原位水热合成制备洋葱富勒烯/铜复合物，无氧煅烧得到的平均粒径0.3
‑
8μm的铜包覆洋葱富勒烯纳米粒子。2.根据权利要求1所述的太阳能电池用导电浆料，其特征是所述导电浆料按质量百分含量计，含有铜包覆洋葱富勒烯纳米材料74
‑
80%，有机载体13
‑
20%，无铅玻璃粉5
‑
7%。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用导电浆料，其特征是将所述质量百分含量的各组分混合均匀，以三辊研磨机研磨得到的粘度为90
‑
115Pa
·
s的无铅导电浆料。4.根据权利要求1所述的太阳能电池用导电浆料，其特征是所述的有机载体按质量百分含量计，含有松油醇40
‑
50%，二乙二醇丁醚醋酸酯20
‑
28%，二乙二醇丁醚5
‑
6%，柠檬酸三丁酯7
‑
10%，乙基纤维素2
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙静，董海亮，张志成，杨永珍，张彦伟，许并社，
申请(专利权)人：山西浙大新材料与化工研究院山西森达源科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：