CN103000251A - 一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料。该背银浆料的组成及其重量百分数为：45-55%银粉、3-7%无铅无硅玻璃粉、10-15%有机粘合剂、20-40%溶剂、0.1-5%烧结促进剂、其他为助剂；其中，银粉由重量百分数为50-80%球形银粉和20-50%片状银粉组成。本发明背银浆料采用不同烧结活性的银粉搭配无铅无硅玻璃粉使用，并添加少量烧结促进剂，不同烧结活性的银粉可实现在较宽的烧结温度范围内形成致密的银膜结构，无铅无硅玻璃粉析晶度低，有利于促进银粉在宽烧结温度范围内在玻璃相中的溶解，并一定量烧结促进剂的添加可有效地避免银粉自凝聚形成块银，使得该背银浆料具有宽烧结工艺窗口。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种具有宽烧结工艺窗口的的太阳能电池背银浆料。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。太阳能电池背银浆料是太阳能电池电子浆料的主要组成部分，它在太阳能电池生产中主要是用来制作背面主栅，起到将铝背场收集的电流汇流导出的作用。太阳能电池背面银浆主要由银粉、有机粘合剂、无机粘合剂、溶剂以及助剂组成。除了背银浆料的成本、导电性等性能指标外，烧结工艺窗口的宽窄也是考察背银浆料的一个关键指标，因为它影响着电池片生产的工艺质量以及最终成品太阳能电池片的良品率。因此，制备一种性能优异、具有宽烧结工艺窗口的背银浆料构成了太阳能电池生产中的一个关键技术要点。
目前，太阳能电池背银浆料使用单一形状的球状或片状银粉作为背银浆料的导电体。如申请号为201110200935.0的中国专利公开的一种使用单一的片状银粉为导电体的太阳能电池背银浆料，以及申请号为201110297031.4的中国专利公开的一种使用0.5-2 μm的球状银粉作为导电体的太阳能电池背银浆料，由于其所含的银粉烧结活性单一，这类背银浆料的烧结工艺窗口往往较窄。相比之下，太阳能电池正银浆料已逐渐采用球状或片状银粉的混合物作为银浆的导电体，如申请号为201110201638.8的中国专利公开的一种使用0.1-2 μm的粒状银粉和3-10 μm的片状银粉的混合物作为导电体的太阳能电池正银浆料，其中，球状和片状银粉具有不同的烧结活性，对应所得银浆具有较宽的烧结工艺窗口。但是目前这类正银浆料中采用的玻璃粉还是多为含硅玻璃粉，这类含硅玻璃粉热膨胀系数较低，但是析晶度高。这种析晶现象会使银浆的烧结工艺窗口变窄，即烧结工艺的参数变动易引起银粉在玻璃相中溶解的减少，进而导致块银的产生，使得含有不同烧结活性的银粉的银浆其宽烧结工艺窗口的特性无法体现。因此，制备一种性能优异、具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，至少需要从银粉的烧结活性和玻璃粉的烧结工艺性能这两个角度进行综合考察。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种性能优异、具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料。
本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组成及其重量百分数为：银粉45-55%、无铅无硅玻璃粉3-7%、有机粘合剂10-15%、溶剂20-40%、烧结促进剂0.1-5%、余量为助剂，且各组分的重量百分数之和为100%。
上述银粉由重量百分数为50-80%球形银粉和20-50%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm；片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm。
上述无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：65-85%氧化铋、3-15%氧化硼、1-10%氧化锌、1-10%氧化铝、3-15%氧化钡、0.1-5%氧化钙、0.5-5%氧化钒和0-3%改性添加剂，其中改性添加剂为二氧化锆、五氧化二磷、二氧化钛和三氧化二钴中的一种，且玻璃粉各组分的重量百分数之和为100%。优选的技术方案为：无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：72%氧化铋、8%氧化硼、5%氧化锌、5%氧化铝、4%氧化钡、3%氧化钙和3%氧化钒。
上述烧结促进剂为氧化银或碳酸银。
上述有机粘合剂、溶剂和助剂为太阳能电池用电子浆料中通用的有机粘合剂、溶剂和助剂。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明在配方上将不同烧结活性的银粉与无铅无硅玻璃粉搭配使用，并添加少量烧结促进剂；其中，不同烧结活性的银粉混合物作为背银浆料的导电体，可使银粉在较宽的烧结温度范围内形成致密的银膜结构，无铅无硅玻璃粉析晶度低，有利于促进银粉在宽的烧结温度范围内在玻璃相中的溶解，有效地避免银粉熔化凝聚形成块银，保证银层具有高的导电率；一定量的烧结促进剂可进一步避免银粉的自凝聚；通过不同烧结活性的银粉、无铅无硅玻璃粉以及少量烧结促进剂的搭配使用，使得该太阳能电池背银浆料具有宽烧结工艺窗口。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：55%银粉、7%无铅无硅玻璃粉、10%丙烯酸树脂、20%松油醇、5%氧化银、3%为BYK-110。其中，银粉由重量百分数为80%球形银粉和20%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm，片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm；无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：85%氧化铋、3%氧化硼、1%氧化锌、1%氧化铝、3%氧化钡、5%氧化钙、0.5%氧化钒和1.5%二氧化锆。
实施例2
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：45%银粉、3%无铅无硅玻璃粉、11%乙基纤维素、40%溶剂、0.1%碳酸银、0.9%BYK-110，其中，银粉由重量百分数为50%球形银粉和50%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm，片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm；无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：65%氧化铋、15%氧化硼、4.9%氧化锌、2%氧化铝、5%氧化钡、0.1%氧化钙、5%氧化钒和3%五氧化二磷。
实施例3
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：50%银粉、5%无铅无硅玻璃粉、10%甲基丙烯酸树脂、30%丁基卡比醇醋酸酯、3%氧化银、2%BYK-110；其中，银粉由重量百分数为70%球形银粉和30%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm，片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm；无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：67%氧化铋、5%氧化硼、10%氧化锌、10%氧化铝、4%氧化钡、0.5%氧化钙、1.5%氧化钒和2%二氧化钛。
实施例4
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：54%银粉、6.5%无铅无硅玻璃粉、12%改性氢化蓖麻油、24%松节油、2.5%氧化银、1%BYK-110；其中，银粉由重量百分数为60%球形银粉和40%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm，片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm；无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：70%氧化铋、8%氧化硼、8%氧化锌、2%氧化铝、3%氧化钡、3%氧化钙、4%氧化钒和2%三氧化二钴。
实施例5
一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：52%银粉、6%无铅无硅玻璃粉、13%丙烯酸树脂、27%松油醇、1%碳酸银、1%BYK-110；其中，银粉由重量百分数为55%球形银粉和45%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm，片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm；无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：72%氧化铋、8%氧化硼、5%氧化锌、5%氧化铝、4%氧化钡、3%氧化钙和3%氧化钒。
上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：该背银浆料的组成及其重量百分数为：银粉45-55%、无铅无硅玻璃粉3-7%、有机粘合剂10-15%、溶剂20-40%、烧结促进剂0.1-5%、余量为助剂；且各组分的重量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述银粉由重量百分数为50-80%球形银粉和20-50%片状银粉组成，球形银粉的振实密度>5g/cm3、平均粒径为0.2-1.5μm；片状银粉的振实密度>4.5g/cm3，平均厚度为0.1-0.2μm，平均横向尺寸为0.5-3μm。
3.根据权利要求1所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述无铅无硅玻璃粉组成及其重量百分数为：氧化铋65-85%、氧化硼3-15%、氧化锌1-10%、氧化铝1-10%、氧化钡3-15%、氧化钙0.1-5%、氧化钒0.5-5%和改性添加剂0-3%，且玻璃粉各组分的重量百分数之和为100%。
4.根据权利要求3所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述无铅无硅玻璃粉组成和重量百分数为：72%氧化铋、8%氧化硼、5%氧化锌、5%氧化铝、4%氧化钡、3%氧化钙和3%氧化钒。
5.根据权利要求3所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述改性添加剂为二氧化锆、五氧化二磷、二氧化钛和三氧化二钴中的一种。
6.根据权利要求1所述的具有宽烧结工艺窗口的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述烧结促进剂为氧化银或碳酸银。
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