一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料的制作方法
【專利摘要】一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料，所述無鉛正銀漿料包括銀粉、無鉛玻璃粉和有機載體，所述無鉛正銀漿料中還含有酸性助劑組合物，所述無鉛玻璃粉與酸性助劑之間的重量比為1：0.2～1：5。本發明降低了無鉛玻璃粉中的堿性物質對電池的封裝材料EVA膠膜的腐蝕，避免了封裝材料EVA膠膜因脫層而失去對電池的保護作用，提高了電池的使用壽命。
【專利說明】—種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
【背景技術】
[0002]太陽能是一種綠色能源，因其無污染、取之不竭、不受地域資源限制等優點而越來越受到人們的重視，所以太陽能電池應運而生。晶硅太陽能電池是一種能夠對光能響應并能將光能轉換成電能的器件，它可以利用光生伏特效應將光能轉換為電能。當陽光照射到電池板時，在電池兩極表面產生一定的電勢差，接通外接電路，就可以產生電流。把若干個電池通過串聯或并聯的方式連接起來，再經過封裝材料EVA膠膜(乙烯醋酸乙烯共聚物)密封保護，就能制成電池組件，進而組成電池方陣，與其他電子器件配合組成獨立系統或并入電網，提供清潔的電力供應。晶硅太陽能電池電極包括正面銀電極、背面銀電極和鋁背場電極，正面銀電極是使用正面銀漿經過絲網印刷、干燥、高溫燒結形成，正面銀漿的性能直接決定了太陽能電池片正面銀電極的性能，是晶體硅太陽能電池制造中的關鍵材料。
[0003]目前，晶硅太陽能電池用正銀漿料通常由銀粉、玻璃粉和有機載體制備而成，大多數正銀漿使用含有較高比例氧化鉛的玻璃粉。為了更好地維護人類賴以生存的生活環境，電子產品無鉛化已成為電子制造業的發展趨勢，利用無鉛玻璃粉制備無鉛銀漿也成為未來的發展方向。現有正銀漿技術中，所含無鉛玻璃粉包含堿性氧化物，在燒結過程中，正銀漿對SiNx:H減反射膜的腐蝕作用主要靠堿性玻璃來完成，而反應主要在硅基體表面進行，同時由于漿料融化時間極短，粘度高，流動性差，這會造成電極材料中各物質分布不同。反應過程中靠近硅基體部分的玻璃發生反應而被消耗，但電極表層仍有相當數量的堿性物質殘留，殘留的堿性物質在高溫和濕熱環境下使電池的封裝材料EVA膠膜的酯健發生斷裂、聚合物分子鏈發生老化裂解變性，最終導致封裝材料EVA膠膜的脫層而對電池失去保護作用，降低電池的使用壽命。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的上述問題，提供一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料，它包括銀粉、無鉛玻璃粉和有機載體，所述無鉛正銀漿料中還含有酸性助劑組合物，所述無鉛玻璃粉與酸性助劑組合物之間的重量比為1:0.2 ?5.0。
[0006]上述無鉛正銀漿料，所述正銀漿料由占正銀漿料重量0.5?5.0%的無鉛玻璃粉、占正銀漿料重量8?20%的有機載體、占正銀漿料重量0.3?4.5%酸性助劑組合物和占正銀漿料重量75?90%的銀粉制備。
[0007]上述無鉛正銀漿料，所述無鉛玻璃粉的軟化溫度為350°C?600°C。
[0008]上述無鉛正銀漿料，所述無鉛玻璃粉為由Bi203、ZnO、A1203、B2O3> SiO2, Li2O, Na2O,MgO、CaO、BaO組成的無鉛玻璃體系。
[0009]上述無鉛正銀漿料，所述酸性助劑組合物中的熔點比玻璃粉的軟化溫度低10°C?260。。。
[0010]上述無鉛正銀漿料，所述酸性助劑組合物為三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、
五氧化二釩、二氧化碲，或者熱分解產物為三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、五氧化二釩、二氧化碲的物質中一種或幾種。
[0011]上述無鉛正銀漿料，所述銀粉為平均粒徑0.2?2微米、振實密度大于4.5g/cc的銀粉。
[0012]與現有技術相比，本發明通過無鉛玻璃粉和酸性助劑的組合使用和控制它們的用量比例，在保證無鉛玻璃粉在燒結過程對硅片表面的SiNx:H減反射膜產生腐蝕作用、實現銀電極與硅基體的良好導電接觸的同時，在燒結過程和冷卻階段，酸性助劑與無鉛玻璃粉反應并可以部分轉移至正銀電極表面，消耗了正銀電極表面殘余的堿性物質，使得正銀電極表面呈中性或接近中性，降低了堿性物質對于電池的封裝材料EVA膠膜的腐蝕，避免了封裝材料EVA膠膜因脫層而失去對電池的保護作用，提高了電池的使用壽命。
【具體實施方式】
[0013]本發明提供的無鉛正銀漿料用于制作晶硅太陽能電池的正銀電極，所述無鉛正銀漿料由銀粉、無鉛玻璃粉、有機載體和酸性助劑組合物制備而成。無鉛玻璃粉在快速燒結時液化，在銀粉和硅基片之間起到粘結作用，同時起到穿透減反射膜的作用，使銀粉和硅基片之間形成良好的歐姆接觸。本發明使用的無鉛玻璃粉為本領域技術人員所公知，它可以直接從市場購買也可以采用本領域技術人員熟知的方法制備得到，其軟化溫度為350°C?600°C。因為當其軟化溫度低于350°C時，可能因玻璃熔融體的過度流動，造成正銀電極與硅基片之間的玻璃膜層過厚，引起正銀電極與硅基片的接觸電阻上升；當其軟化溫度高于600°C時，可能造成玻璃粉和銀粉燒結不完全，產生“生燒”現象，導致附著力下降和正銀電極的體電阻上升。適合本發明的無鉛玻璃粉可選用由Bi2O3, ZnO, Al2O3, B2O3, SiO2, Li2O,Na2O, MgO, CaO, BaO組成的無鉛玻璃體系，玻璃粉的粒徑控制在10微米以下，用量為銀漿料重量的0.5?5.0%。如果玻璃粉的用量不足0.5%，會影響減反射膜的蝕刻及硅基材與銀電極間的附著力；如果用量超過5.0%，會降低電池片的電性能。
[0014]無鉛玻璃粉在燒結過程中，對氮化硅減反射膜的腐蝕作用主要在硅基體表面進行，同時，由于正銀漿料的融化時間極短，粘度高、流動性差，造成正銀電極中各物質的分布不同，導致靠近硅基體的無鉛玻璃粉被消耗，而正銀電極的表層仍有相當數量的堿性物質殘留，這些殘留的堿性物質在高溫和濕熱環境下使電池的封裝材料EVA膠膜的酯健發生斷裂、聚合物分子鏈發生老化裂解變性，最終導致封裝材料EVA膠膜的脫層而對電池失去保護作用，降低電池的使用壽命。
[0015]為了消耗了正銀電極表面殘余的堿性物質，使得正銀電極表面呈中性或接近中性，降低了堿性物質對于電池的封裝材料EVA膠膜的腐蝕，本發明提供的正銀漿料中使用了酸性助劑。在燒結過程中，酸性助劑融化并與無鉛玻璃粉發生反應，生產對封裝材料無害的中性物質；在燒結過程后段的冷卻階段，由于無鉛玻璃粉熔融體冷卻收縮，融化狀態的酸性助劑轉移至正銀電極表面，使得其進一步與電極表面的堿性物質反應，消耗剩余的堿性化合物，造成正銀電極表面呈中性或接近中性，從而消除堿性物質對EVA層的影響。
[0016]本發明使用的酸性助劑的熔點比玻璃粉的軟化溫度低10°C?260°C，目的是利用二者的熔點差控制酸性助劑的分布。酸性助劑的熔點高于玻璃粉軟化點，或二者差不足10°C，燒結冷卻后，酸性助劑可能在正銀電極內部存留而不會遷移至表面。酸性助劑的熔點與玻璃粉軟化點差大于260°c，其熔點和揮發溫度過低，導致酸性助劑在燒結過程過度流動或揮發，影響電極外觀。酸性助劑用量為銀漿料總重量的0.3?4.5%，如果用量過低，則不能起到消耗多余堿性物質的作用，無法解決EVA老化脫層現象:如果用量過高，可能會增大電極體電阻。
[0017]為了既能保證銀粉和硅基片之間具有良好的歐姆接觸，又能防止漿料中的堿性物質對于電池的封裝材料EVA膠膜的腐蝕，本發明采用了酸性助劑與無鉛玻璃粉組合使用，并控制其用量比例，無鉛玻璃粉與酸性助劑之間的重量比控制在1:0.2?5.0的范圍內，低于該比例范圍，會對正銀漿料的腐蝕性能產生影響，導致正銀漿料接觸電阻上升；高于該比例范圍，不能防止無鉛玻璃粉中的堿性物質對EVA的腐蝕作用。
[0018]本發明中的酸性助劑組合物可以選自三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、五氧化二釩、二氧化碲等化合物，或者熱分解產物為三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、五氧化二釩、二氧化碲的物質中一種或幾種。
[0019]本發明中使用的銀粉可以選用本領域公知的銀粉，優選平均粒徑0.2?2微米、振實密度大于4.5g/cc的銀粉。
[0020]本發明使用的有機載體可以選用本領域公知的樹脂和溶劑制備，優選下述方法制備的有機載體:將5-20%的有機樹脂和80-95%的有機溶劑混合攪拌均勻并加熱到60-90°C，直到聚合物完全溶解，形成透明粘稠液體，過濾雜質，得到所述有機載體。
[0021]本發明提供的晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料可以采用下述方法予以制備:將占正銀漿料重量0.5?5%的無鉛玻璃粉、8?20%的有機載體，0.3?4.5%的酸性
助劑混合均勻后，再加入75?90%的銀粉，攪拌后研磨，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0022]將上述漿料用280?400目網板，通過絲網印刷的方式印刷在晶硅太陽能電池硅基片正面上，印刷后的漿料經過160?270°C烘干，在650?950°C的高溫下燒結形成正面銀電極。
[0023]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0024]有機載體的制備:
稱取Ig乙基纖維素、2g丙烯酸樹脂，加入2g松油醇、5g 丁基卡必醇醋酸酯、4g 二乙二醇丁醚，混合并加熱到60?90°C，溶解，得到有機粘結劑，備用。
[0025]實施例1
稱取5g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為560°C，昆明諾曼電子材料有限公司生產)、75g銀粉、19g有機載體、Ig三氧化二硼，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0026]實施例2
稱取3g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為600°C，昆明諾曼電子材料有限公司生產)、75g銀粉、20g有機載體、0.3g五氧化二磷，Ig 二氧化碲，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0027]實施例3
稱取0.5g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為350°C，昆明諾曼電子材料有限公司生產)、90g銀粉、9.2g有機載體、0.3g五氧化二磷，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0028]實施例4
稱取0.9g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為435°C，日本電器硝子株式會社生產)、86.6g銀粉、Sg有機載體、4.5 二氧化硒，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0029]實施例5
稱取2g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為480°C，日本電器硝子株式會社生產)、85g銀粉、
9.5g有機載體、4.5 二氧化硒，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料。
[0030]對比例I
稱取2g超細無鉛玻璃粉(軟化溫度為560°C，昆明諾曼電子材料有限公司生產)、85g銀粉、13g有機載體，混合均勻，三輥機軋制細度小于10微米，用松油醇調整粘度至280?400Pa.s，得到無鉛正銀漿。
[0031]將太陽能電池背鋁漿通過絲網印刷在經過制絨、擴散、濺射減反射膜的156*156mm單晶硅基片背面，進隧道爐200°C烘干。然后在正面分別印刷上述各實施例得到的無鉛正銀漿料，烘干后燒結，峰值溫度890°C，出爐后得到電池片，用硅太陽能電池效率測定裝置測量電池片電性能。
[0032]將電池片按照次序(玻璃+EVA膠膜+電池片+EVA膠膜+背板+高溫玻璃布)的次序疊放，135°C 13min層壓封裝，在85 °C相對濕度85%條件下老化，觀察記錄正銀電極與EVA接觸部位出現分層、起泡現象的發生時間，測定的各項性能平均值如下:
【權利要求】
1.一種晶體硅太陽能電池用無鉛正銀漿料，包括銀粉、無鉛玻璃粉和有機載體，其特征在于，所述無鉛正銀漿料中還含有酸性助劑組合物，所述無鉛玻璃粉與酸性助劑組合物之間的重量比為1:0.2?5.0。
2.根據權利要求1所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述正銀漿料的各組分用量以正銀漿料重量為基數分別為:0.5?5.0%的無鉛玻璃粉、8?20%的有機載體、0.3?4.5%酸性助劑組合物、75?90%的銀粉。
3.根據權利要求1或2所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述無鉛玻璃粉的軟化溫度為 350 °C ?600 °C。
4.根據權利要求3所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述的無鉛玻璃粉為由Bi203、Zn。、Al2O3' B2O3> SiO2, Li20、Na2O, Mg。、CaO、BaO 組成的無鉛玻璃體系。
5.根據權利要求4所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述酸性助劑組合物中的熔點比玻璃粉的軟化溫度低10°c?260°C。
6.根據權利要求5所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述酸性助劑組合物為三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、五氧化二釩、二氧化碲，或者熱分解產物為三氧化二硼、五氧化二磷、二氧化硒、五氧化二釩、二氧化碲的物質中一種或幾種。
7.根據權利要求6所述的無鉛正銀漿料，其特征在于，所述銀粉為平均粒徑0.2?2微米、振實密度大于4.5g/cc的銀粉。
【文檔編號】H01L31/0224GK103440900SQ201310408695
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】劉子英, 蘇騰龍, 任明叔, 馬亞男, 徐建偉, 王小記, 柳青 申請人:樂凱膠片股份有限公司