一种太阳能电池用导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池用导电浆料，以导电浆料的总重量为基准，包括６０～８５ｗｔ％的导电金属粉体，０．５～１０．０ｗｔ％的无机粘结剂，１０．０～３０．０ｗｔ％的水性粘结剂以及０．０５～５．０ｗｔ％的助剂，其中，所述水性粘结剂为水溶性高分子物质溶解于水中的溶液。本发明专利技术提供的太阳能电池用导电浆料不含有机溶剂，环保无污染，材料成本低，静置在丝网时，不会漏网；长时间保存也不出现沉降结块现象；丝印烧结后对硅基体附着力牢固，电性能优异，所制作的单晶硅太阳电池的平均光电转化效率大于１７．８０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种太阳能电池用材料领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池用导电 浆料及其制备方法。
技术介绍
太阳能作为一种绿色能源，越来越受到人们的重视。现有硅基太阳能电池一般通 过将导电浆料印刷在硅基材上，进行干燥和烧制制备电极或背场。太阳电池硅基材的正面 电极一般为负极，涂覆的导电浆料通常为导电银浆；背面电极一般为正极，涂覆的导电浆料 通常为导电银浆和背场铝浆。导电浆料对太阳能电池的性能有着很大的影响。目前对导电 浆料的研究主要集中在(1)如何在导电浆料方面提高太阳能电池的光电转换效率；(2)浆 料在烧结后对硅基体附着力牢固，烧结后外观良好，线条均勻，不断线、不起疤、不起泡；⑶ 材料成本低，浆料中不含铅、镉等有害元素，环保无污染，材料成本低。对于前两个问题，目 前解决得比较好，国内外也已经有成熟的产品，印刷该类浆料的太阳能电池的光电转换效 率也日益增加。目前许多公开的专利和技术文献都是集中解决此两方面的问题。关于第三 个问题，目前解决得还不很理想，银浆产品都或多或少的含有铅元素，无铅的高转化效率的 银浆产品还处在研发之中。现有技术中的导电浆料在制作都采用的是有机溶剂载体体系， 即采用将乙基纤维素、酚醛树脂、酚醛环氧树脂等有机树脂溶解在松油醇、邻苯二甲酸二丁 酯(DBP)、丁基卡必醇、松节油、丁基卡必醇醋酸酯等组成的有机溶剂中而制得有机载体，然 后将导电金属粉、无机粘结剂、有机载体搅拌混合，研磨即得。因此在制作浆料时，溶剂挥发 对制作人员身体健康不利，在浆料施工烘干时溶剂的挥发对环境也有污染，并且，材料成本 也比较高。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中太阳能电池用导电浆料中使用有机载体造成对制造人 员及环境污染的技术问题，而提供一种新型的性能优异、环保且成本低的太阳能电池用导 电浆料。本专利技术提供一种太阳能电池用导电浆料，以导电浆料的总重量为基准，包括60 85wt%的导电金属粉体，0. 5 10. Owt %的无机粘结剂，10. 0 30. Owt %的水性粘结剂以 及0. 05 5. 0wt%的助剂，其中，所述水性粘结剂为水溶性高分子物质溶解于水中的溶液。本专利技术还提供这种太阳能电池用导电浆料的制备方法，包括，将水溶性高分子物 质溶解于水中制成水性粘结剂；向水性粘结剂中加入无机粘结剂、导电金属粉体，再加入助 剂，混合，研磨。本专利技术人通过大量的实验及分析发现，一定量的某些水溶性高分子物质，如纤维 素醚、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、聚氧化 乙烯、水溶性聚氨酯树脂、淀粉衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮等物质溶解在去离子水中，可形 成一定浓度的透明均一的粘稠液，该类粘稠液具有较大的粘性，因此可以作为导电浆料的粘结剂。但水的表面张力比一般的溶剂的大得多，因此，水性粘合剂对固体粉粒的表面浸润 性不如有机载体的好，所以在本专利技术中的浆料组分中助剂来调节导电浆料的施工性能，改 善其对硅基底的浸润性，使浆料在丝印后容易在硅表面流平，得到的膜层烧结后外观表现 良好。因此，本专利技术提供的太阳能电池导电浆料及其制备方法，与现有技术相比，在保证 各种性能情况下，如在丝网印刷时，不会漏网；导电浆料性能很稳定，可长时间保存而不出 现沉降结块现象；制成的太阳能电池光电转化效率大于17. 80%，还因为导电浆料制作过 程中不采用有机溶剂，具有环保无污染，并原材料成本低特点。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种太阳能电池用导电浆料，以导电浆料的总重量为基准，包括60 85wt%的导电金属粉体，0. 5 10. Owt %的无机粘结剂，10. 0 30. Owt %的水性粘结剂以 及0. 05 5. 0wt%的助剂，其中，所述水性粘结剂为水溶性高分子物质溶解于水中的溶液。在本专利技术中，采用的水溶性高分子物质，优选纤维素醚、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合 物、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、水溶性聚氨酯树脂、淀粉衍 生物、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种物质溶解在去离子水中，并加热到60 75°C，使 其充分溶解，并高速搅拌2 4小时，则得到透明均一的粘稠液。该类粘稠液具有较大的粘 性，可作为太阳能电池导电浆料的水性粘结剂。其中，所述淀粉衍生物选自羧甲基淀粉钠 (CMS)、预糊化淀粉(α淀粉)、改性羟乙基淀粉、季铵盐等阳离子淀粉、两性淀粉中的一种 或几种。其中，水溶性高分子物质的种类和浓度的选择可根据所需制取的浆料的黏度来 定，高分子物质种类则优先采用纤维素醚类、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚乙烯醇(PVA) 类水性高分子聚合物，最优采用纤维素醚类聚合物，因为该类高分子水溶液在低浓度下形 成的溶液粘度适中，比较适合调配导电浆料，有利于降低材料成本。符合上述条件的纤维素 醚类物质如羧甲基纤维素钠(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟甲基丙基纤维素(HPMC)、甲基 纤维素的一种或几种。该类物质都可以通过商购得到。运用于本专利技术导电浆料的水性粘结 剂的浓度也需谨慎选择，浓度太高，则可能在烧结时，粘合剂高分子分解不完全或者是留下 较多的灰份，这样可能影响烧结后导电膜的导电性能，从而影响电池片的光电转换效率，并 可能在膜表面形成气泡。浓度太高，则导电浆料在丝网印刷并烘干后的初粘力有可能不够 而造成掉粉现象，同样对电池的外观和电性能有影响。一般采用纤维素醚类高分子聚合物 做粘合剂树脂时，粘合剂溶液的浓度可选取在0. 1 20wt%，最优选在0. 5 8. Owt %。由于水的表面张力比一般的溶剂的大得多，因此，水性粘合剂对固体粉粒的表面 浸润性不如有机载体的好，所以在本专利技术中的浆料组分中助剂来调节导电浆料的施工性 能，改善其对硅基底的浸润性，使浆料在丝印后容易在硅表面流平，得到的膜层烧结后外观 表现良好。所述助剂包括防沉剂，所述防沉剂选自亲水性的气相SiO2、有机膨润土、硅藻土中的一种或几种。在同样温度下，水的粘性比有机溶剂的粘性要小，因此，由水性粘合剂制得 的导电浆料比有机溶剂体系浆料更容易发生沉降。在本专利技术中，采用控制浆料黏度的方法 防止在施工时的漏网，并采用添加防沉剂的方法防止浆料储存时的沉降、结块。所述助剂优选还包括表面活性剂，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂，该类表 面活性剂在很低的浓度下可以显著降低水性粘合剂的表面张力，如FluoradFC-4430， FC-4432，ZonylFSJ等中的一种或几种。所述助剂还可以包括水溶性的流动性控制剂，所述流动性控制剂选自硫酸铵、对 苯二酸、糠酸中的一种或几种。所述助剂更优选同时包括防沉剂、表面活性剂、水溶性的流动性控制剂，所述防沉 剂选自亲水性的气相SiO2、有机膨润土、硅藻土中的一种或几种；所述表面活性剂为氟碳表 面活性剂；所述流动性控制剂选自硫酸铵、对苯二酸、糠酸中的一种或几种。对于本专利技术公开的太阳能电池导电浆料中的导电金属粉体，可以选自银粉、铝粉、 包覆银粉的铜粉、包覆银粉的铝粉中的一种或几种。其微观形状可以是球型或片状，符合上 述条件金属导电粉体可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池用导电浆料，以导电浆料的总重量为基准，包括６０～８５ｗｔ％的导电金属粉体，０．５～１０．０ｗｔ％的无机粘结剂，１０．０～３０．０ｗｔ％的水性粘结剂以及０．０５～５．０ｗｔ％的助剂，其中，所述水性粘结剂为水溶性高分子物质溶解于水中的溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟华，刘珍，周勇，姜占锋，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]