CN102097183B - 一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，主要有下列步骤组成：第一步：将银粉浆和玻璃浆按照90～98:2～10的质量比例混合均匀后得到混合物；第二步：采用三辊研磨机将第一步制得的混合物分散后即得晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料。本发明用银粉和玻璃粉分别与由表面活性剂和溶剂组成的有机相载体进行混合得到银粉浆和玻璃浆，并且银粉浆和玻璃浆中的固形物的质量百分含量不同，再将两种浆料混合均匀，得到的导电浆料液固相之间混合均匀。测试结果显示：通过该种方法配成的导电浆料测试的刮板细度比现有技术大幅度降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，属于太阳能电池制备技术领域。
背景技术
太阳能电池正面电极用导电浆料，通过丝网印刷技术在晶体硅基片的受光面上印刷出具有良好印刷精度的电极图形，并在随后的热处理烧结过程中形成具有优异导电性能的导电电极。
太阳能电池正面电极用导电浆料主要由三部分组成：起导电作用的银粉、适用于丝网印刷技术的有机相载体和热处理后起烧透太阳能电池减反层和烧结作用的无机载体。其中，银粉决定了正面电极的可焊性、电阻率、成本。无机载体为低熔点玻璃粉，它决定着导电浆料对太阳能电池减反层的穿透能力和电极对晶体硅基片的结合力，并且无机载体对欧姆接触电阻也具有重要作用。低熔点玻璃通常为铅硼硅酸玻璃或铅硅酸玻璃，也有一些采用不含铅的环保型玻璃。有机相载体主要由有机溶剂、增稠剂、触变剂，流平剂，表面活性剂等组成，它通过物理化学作用把银粉和无机载体糅合在一起形成导电浆料，并且使导电浆料具有适用于丝网印刷的如粘度，触变性等流变性能，使得应用丝网印刷技术能得到所需的印刷精度和效果。
在导电浆料的制备过程中，如何能使液固相之间混合均匀成为提高浆料质量的关键因素之一。在导电浆料的两个固相组成中，起导电作用的银粉因具有金属特性而具备良好的塑性变形能力，但是在银粉的制备过程由于要避免银粉之间的团聚作用，会在银粉的表面形成一层有机物而使得银粉的表面性质为憎水性。导电浆料中的另一个固相为低熔点玻璃粉，玻璃的性质为具有亲水性的脆性无机材料。目前，导电浆料的制备工艺中，都是先把玻璃粉和银粉混合后再与有机相载体进行混合，而没考虑两种固相因表面性质与塑脆性的不同，而在有机相载体中的分散性不同所造成的银粉之间、玻璃粉之间以及两种粉末之间的团聚与分散不均匀。
发明内容
本发明提供一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，目的是解决现有导电浆料的液固相之间混合不均匀的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：主要有下列步骤组成：
第一步：将银粉浆和玻璃浆按照90～98:2～10的质量比例混合均匀后得到混合物；
第二步：采用三辊研磨机将第一步制得的混合物分散后即得晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料；
所述银粉浆的原料配方主要有下列质量百分含量的材料组成：
银粉 68%～90%；
溶剂 9%～30%；
表面活性剂 0.1%～5%；
所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的至少一种，所述表面活性剂为卵磷脂和三乙醇胺中的至少一种；所述银粉的颗粒直径为0.5～10微米；
所述银粉浆的制备工艺为：按照所述银粉浆的原料配方将各种材料搅拌混合均匀，然后用三辊研磨机分散后即得银粉浆；
所述玻璃浆的原料配方主要有下列质量百分含量的材料组成：
玻璃粉 48%～85%；
溶剂 14%～50%；
表面活性剂 0.1%～5%；
所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的至少一种，所述表面活性剂为卵磷脂和三乙醇胺中的至少一种；所述玻璃粉的颗粒直径为0.1～5微米；
所述玻璃浆的制备工艺为：按照所述玻璃浆的原料配方将各种材料搅拌混合均匀，然后用三辊研磨机分散后即得玻璃浆。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述银粉浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的增塑剂，该增塑剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
2、上述方案中，所述银粉浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的触变剂，该触变剂为氢化蓖麻油或者蓖麻油。
3、上述方案中，所述玻璃浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的增塑剂，该增塑剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
4、上述方案中，所述玻璃浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的触变剂，该触变剂为氢化蓖麻油或者蓖麻油。
5、上述方案中，由于银粉的粒度分布对导电浆料的烧结性能和烧结后的电极性能具有很大的影响，如果银粉的颗粒大于10微米，则电极的厚度不均匀，电极的表面粗糙而影响电极的焊接性能。如果银粉的颗粒小于0.5微米时，银粉的团聚作用较强，较难分散，吸油量大，使得导电浆料的固含量提高，因此银粉粒径范围为0.5微米～10微米。银粉的物理形态采用球形或片状银粉较好，但也可以采用其它形态的银粉，如柱状。
6、上述方案中，由于玻璃粉的含量比银粉的含量少，为了使其能在导电浆料中更好的分散，玻璃粉的粒径要小于导电相的粒径，所以玻璃粉的粒径范围为0.1微米～0.5微米。
7、上述方案中，所述的玻璃粉为低熔点玻璃微粉，其玻璃软化温度应为400～650℃ 以获得良好的烧结性能。玻璃的形状和在浆料中的含量以及在浆料中的分散性对电极的烧结性能和烧结后的电极性能具有很大的影响。如玻璃的含量低于0.5%，则银粉和硅之间以及银粉与银粉之间的粘结强度降低。如玻璃的含量大于5%，则电极的体电阻会很高而且电极的焊接性能也会变差。因此低温玻璃的优选范围额应为0.5%～5%。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明用银粉和玻璃粉分别与由表面活性剂和溶剂组成的有机相载体进行混合得到银粉浆和玻璃浆，并且银粉浆和玻璃浆中的固形物的质量百分含量不同，再将两种浆料混合均匀，得到的导电浆料液固相之间混合均匀。测试结果显示：通过该种方法配成的导电浆料测试的刮板细度比现有技术大幅度降低。
2、本发明能有效的提高固相在载体中的稳定性，降低刮板细度，提高浆料的稳定性。
3、本发明能在起到同样分散效果的同时，减少表面活性剂的含量，从而提高太阳能电池正面电极用导电浆料的性能。
附图说明
附图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例1～5：一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺
一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，工艺流程如附图1所示。
一、实施例1～5的银粉浆的原料配方见表1：
表1
| 银粉 | 溶剂 | 表面活性剂 | 增塑剂 | 触变剂 | |
| 实施例1 | 86% | 12% | 1.05% | 0.6% | 0.35% |
| 实施例2 | 87% | 12% | 1% | / | / |
| 实施例3 | 80% | 11.6% | 4% | 0.3% | 4.1% |
| 实施例4 | 75% | 20.6% | 2.5% | 1.8% | 0.1% |
| 实施例5 | 83% | 10% | 0.5% | 5% | 1.5% |
表1中的百分号表示的是质量百分含量。银粉的粒径范围为0.5～10微米。
注：1、实施例1～5的溶剂为：实施例1松油醇；实施例2丁基卡必醇；实施例3为丁基卡必醇醋酸酯；实施例4为松油醇和丁基卡必醇的混合物，混合比例为7.5:4.5；实施例5为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯的混合物，三者之间的质量比例为1:1:1。
2、实施例1～5的表面活性剂为：实施例1卵磷脂；实施例2三乙醇胺；实施例3为卵磷脂；实施例4为卵磷脂和三乙醇胺的混合物，比例为1:1；实施例5为卵磷脂和三乙醇胺的混合物，比例为2:1。
3、实施例1～5的增塑剂为：实施例1羧甲基纤维素；实施例3乙基纤维素和丁基纤维素的混合物，比例为1:1；实施例4丁基纤维素；实施例5乙基纤维素。
4、实施例1～5的触变剂为：实施例1蓖麻油；实施例3氢化蓖麻油；实施例4氢化蓖麻油；实施例5氢化蓖麻油。
二、实施例1～5的银粉浆的制备工艺：按银粉浆的原料配方表中银粉浆的比例先将松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、氢化蓖麻油等加热至95℃，搅拌2小时以上，待乙基纤维素和氢化蓖麻油等完全溶解后再加入表面活性剂，在60℃温度下接着搅拌1小时，待其完全溶解后加入银粉，再强力搅拌1小时后在三辊研磨机上研磨30分钟后收料装罐，制成银粉浆。
三、实施例1～5的玻璃浆的原料配方见表2：
| 玻璃粉 | 溶剂 | 表面活性剂 | 增塑剂 | 触变剂 | |
| 实施例1 | 73% | 24% | 1 % | 1.3% | 0.7% |
| 实施例2 | 65% | 30% | 3.5% | 2.2% | 0.6% |
| 实施例3 | 85% | 13% | 2% | / | / |
| 实施例4 | 77% | 14.7% | 2.5% | 3.1% | 2.7% |
| 实施例5 | 71% | 22.7% | 0.1% | 4.5% | 1.7% |
表2中的百分号表示的是质量百分含量。玻璃粉的粒径范围为0.1～5微米。
注：1、实施例1～5的溶剂为：实施例1松油醇和丁基卡必醇的混合物，两者之间的质量比例为15:9；实施例2丁基卡必醇；实施例3松油醇；实施例4为丁基卡必醇醋酸酯；实施例5为丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯的混合物，两者之间的质量比例为1:1。
2、实施例1～5的表面活性剂为：实施例1三乙醇胺；实施例2卵磷脂；实施例3为卵磷脂；实施例4为卵磷脂；实施例5为卵磷脂和三乙醇胺的混合物，比例为1:1。
3、实施例1～5的增塑剂为：实施例1乙基纤维素；实施例2丁基纤维素；实施例4乙基纤维素和羧甲基纤维素的混合物，比例为1:1；实施例5丁基纤维素。
4、实施例1～5的触变剂为：实施例1蓖麻油；实施例2氢化蓖麻油；实施例4氢化蓖麻油；实施例5氢化蓖麻油。
四、实施例1～5的玻璃浆的制备工艺：按玻璃浆的原料配方表中的比例先将松油醇、丁基卡必醇、乙基纤维素、氢化蓖麻油等加热至95℃，搅拌2小时以上，待乙基纤维素和氢化蓖麻油等完全溶解后再加入表面活性剂，在95℃温度下接着搅拌1小时，待其完全溶解后加入玻璃粉，再强力搅拌1小时后在三辊研磨机上研磨30分钟后收料装罐，制成玻璃浆。
五、实施例1～5的银粉浆和玻璃浆的质量比例见表3
表3
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 银粉浆 | 97 | 98 | 90 | 95 | 92 |
| 玻璃浆 | 3 | 2 | 10 | 5 | 8 |
六、实施例1～5的制作步骤如下：
将上述配好的玻璃浆按表3中的比例加入银粉浆中，强力搅拌1小时后混合均匀，再在三辊研磨机上研磨30分钟后收料装罐，从而制得晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料。
七、对比例1～5：分别按照实施例1～5的配方，首先将银粉和玻璃粉混合，再将之投入到有机相载体中，用三辊研磨机上研磨30分钟后收料装罐。
八、测试
采用标准的刮板细度计（QXP-25）分别测试实施例1～5，和对比例1～5的细度，结果如下表所示：
| 配方编号 | 刮板细度（Μm） |
| 实施例1 | 6.8 |
| 对比例1 | 15 |
| 实施例2 | 8.5 |
| 对比例2 | 21 |
| 实施例3 | 7.5 |
| 对比例3 | 13 |
| 实施例4 | 7 |
| 对比例4 | 12 |
| 实施例5 | 7 |
| 对比例5 | 17 |
对比实施例1～5和对比例1～5的刮板细度，发现实施例1～5的刮板细度比对比例1～5有非常显著的改善，说明采用本发明制备的导电浆料分散性能大幅提高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：主要有下列步骤组成：
第一步：将银粉浆和玻璃浆按照90～98:2～10的质量比例混合均匀后得到混合物；
第二步：采用三辊研磨机将第一步制得的混合物分散后即得晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料；
所述银粉浆的原料配方主要有下列质量百分含量的材料组成：
银粉 68%～90%；
溶剂 9%～30%；
表面活性剂 0.1%～5%；
所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的至少一种，所述表面活性剂为卵磷脂和三乙醇胺中的至少一种；
所述银粉浆的制备工艺为：按照所述银粉浆的原料配方将各种材料搅拌混合均匀，然后用三辊研磨机分散后即得银粉浆；
所述玻璃浆的原料配方主要有下列质量百分含量的材料组成：
玻璃粉 48%～85%；
溶剂 14%～50%；
表面活性剂 0.1%～5%；
所述溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯中的至少一种，所述表面活性剂为卵磷脂和三乙醇胺中的至少一种；
所述玻璃浆的制备工艺为：按照所述玻璃浆的原料配方将各种材料搅拌混合均匀，然后用三辊研磨机分散后即得玻璃浆。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：所述银粉浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的增塑剂，该增塑剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：所述银粉浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的触变剂，该触变剂为蓖麻油。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：所述玻璃浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的增塑剂，该增塑剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池正面电极用导电浆料的制备工艺，其特征在于：所述玻璃浆的原料配方中还含有质量百分含量为0.1%～5%的触变剂，该触变剂为蓖麻油。
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