一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及高可靠性銀漿制備方法

技術領域

1.本發(fā)明屬于太陽能perc電池漿料制備領域，具體涉及一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及高可靠性銀漿制備方法。

背景技術：

2.太陽能電池銀漿在太陽能電池中扮演著及其重要的角色、發(fā)揮及其重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)perc太陽能電池背銀銀漿中存在印刷后鼓泡以及可靠性差等問題，其原因主要是由于玻璃粉配方有待優(yōu)化，其中有些玻璃粉本身的軟化區(qū)間達不到燒結要求進而影響了漿料燒結成膜，除此之外玻璃粉應用到銀漿上也需要與銀粉以及有機載體進行合理搭配。

3.據(jù)調(diào)查目前現(xiàn)有的工業(yè)化玻璃粉很多沿用傳統(tǒng)玻璃粉、背銀正銀玻璃粉的混用。同時也存在銀漿組分搭配不恰當，這是由于對銀粉、玻璃粉、有機載體之間作用概念認識不夠清晰。這些問題都很大程度上會導致perc背銀印刷表面存在大面積鼓泡現(xiàn)象以及水煮撕拉、老化拉力等性能差的問題。

4.針對以上銀漿面臨的問題為出發(fā)點，本發(fā)明提出一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及高可靠性銀漿制備方法。

技術實現(xiàn)要素：

5.為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及高可靠性銀漿制備方法，制得的玻璃粉體系為bi-si-al-cu系，通過混料、煅燒、水淬、球磨后冷凍干燥制得玻璃粉，組分內(nèi)多種含氧化物相互作用形成穩(wěn)定的金屬配位結構，且能夠適應背銀的燒結過程，玻璃粉再與銀粉、有機載體、添加劑均勻混合后用三輥研磨機進行研磨得到銀漿，在燒結過程中可以相互填充間隙，產(chǎn)生協(xié)同效應，燒結后表面更加平整，減少表面開裂，增強銀漿的整體穩(wěn)定性。

6.為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，玻璃粉體系為bi-si-al-cu系，包括bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中的多種制備而成；perc太陽能電池背銀玻璃粉制備方法包括以下步驟：s1.按照一定的比例稱取bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中至少6種混合均勻；s2.將s1混合后的物料置于陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝放入馬弗爐以一定溫度進行燒制；s3.將s2燒制完成后將熔融狀態(tài)的玻璃液放置冷水中進行水粹處理；s4.將s3水淬后的固體樣品放置于球磨機中進行球磨處理；s5.將s4球磨后的樣品進行砂磨機打磨后最終經(jīng)過冷凍干燥得到成品玻璃粉。

7.作為本發(fā)明的一種改進，所述s1中各組分質(zhì)量分數(shù)為bi2o3（10~40 wt%）、sio2（10~

30 wt%）、al2o3（0~10 wt%）、zno（0~10 wt%）、v2o5（5~10 wt%）、cuo（10~20 wt%）、pbo（10~20 wt%）、fe2o3（0~10 wt%）、其他氧化物（0~20 wt%）。

8.作為本發(fā)明的一種改進，所述s2中坩堝容量為100~200 ml，混合后物料置于陶瓷坩堝后不加蓋，馬弗爐煅燒溫度為1000~ 1300 ℃，升溫速率為5~15 ℃/min，煅燒時間為30~50 min。

9.作為本發(fā)明的一種改進，所述s4中球磨處理時間為8~10 h，其轉(zhuǎn)速在300~500 r/min。

10.作為本發(fā)明的一種改進，所述s5中成品玻璃粉的粒徑為0.5~3 μm。

11.本發(fā)明還提供一種高可靠perc背銀銀漿，所述高可靠perc背銀銀漿組分包括銀粉、玻璃粉、有機載體、添加劑，組分質(zhì)量比為50~75% : 1~ 3% : 30~ 50% : 1~3%，所述有機載體包括樹脂、溶劑，所述玻璃粉為權利要求1所述的玻璃粉。

12.作為本發(fā)明的一種改進，所述銀粉為至少兩種粒徑的混合球狀銀粉，粒徑d50為0.3 ~1.0 μm，比表面積為1~2 m2/g。

13.作為本發(fā)明的一種改進，所述樹脂為cab、乙基纖維素、pvb中至少一種，所述溶劑為松香醇、甲苯醇、丁基卡必醇、三乙二醇丁醚、醇酯十二中至少一種。

14.作為本發(fā)明的一種改進，所述添加劑為氫化蓖麻油、司班、byk-110中的至少一種。

15.本發(fā)明還提供一種高可靠perc背銀銀漿制備方法，其特征在于：（1）perc背銀玻璃粉的制備：將bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中的至少6種通過充分混料，在1000~1300 ℃下煅燒、水淬后經(jīng)過8 ~10h的充分球磨后冷凍干燥制得玻璃粉；（2）有機載體的制備：選取樹脂與有機溶劑，將其置于攪拌機內(nèi)于400r/min的攪拌機在70℃下攪拌4h，得到有機載體；（3）高可靠perc背銀的銀漿制備：將銀粉、步驟（1）制得的玻璃粉、步驟（2）制得的有機載體、添加劑按照質(zhì)量比為50 ~75% : 1~3% : 20~ 40% : 1 ~3%進行均勻混合，后用三輥研磨機進行研磨得到銀漿。

16.本發(fā)明的有益效果為：（1）本發(fā)明采用自主的制備工藝成功制備出bi-si-al-cu系玻璃粉。其中玻璃粉以bi-si-al-cu系為主體玻璃粉構建成玻璃粉的整體架構，采用澄清劑類氧化物sb2o3、ceo2這在銀漿燒結成膜的過程中可效去除多余的氣泡從而避免成膜后出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，采用較強吸電子能力氧化物zro2、fe2o3這可有效避免銀鋁搭接處合金形成后導致的交界處有滲透、不規(guī)整的現(xiàn)象。

17.（2）本發(fā)明利用上述玻璃粉搭配粒徑d50為0.3~1.0μm的至少兩種大小不一的球狀銀粉并選擇搭配特定的有機載體、添加劑，這使銀漿在燒結過程中可以相互填充間隙，產(chǎn)生協(xié)同效應，燒結后表面更加平整，減少表面開裂，增強銀漿的整體穩(wěn)定性。

附圖說明

18.圖1為本發(fā)明實施例與對比例在顯微鏡下銀漿表面鼓泡情況對比圖。

19.圖2為本發(fā)明實施例與對比例在顯微鏡下銀鋁接觸處對比圖。

20.圖3為本發(fā)明實施例與對比例在顯微鏡下撕拉掉粉情況對比圖。

具體實施方式

21.下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

22.實施例1（1）perc背銀玻璃粉的制備：取bi2o3、sio2、al2o3、cuo、ceo2、fe2o3、sb2o3、zro2混合均勻，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為34:24:9:11:4:7:4:7，將混合均勻后的原料裝入150 ml的無蓋坩堝中，之后放入馬弗爐內(nèi)以10 ℃/min的升溫速率上升到1200 ℃，煅燒時間為30 min，得到樣品經(jīng)過水粹后放入400 r/min的球磨機中球磨8 h后得到樣品，經(jīng)過冷凍干燥后得到粒徑d50為1.5μm的成品玻璃粉。其中玻璃粉的軟化點在550℃。

23.（2）有機載體的制備：選取質(zhì)量分數(shù)比為13:27:60的乙基纖維素、三乙二醇丁醚、醇酯十二于轉(zhuǎn)速為400r/min的攪拌機在70℃下攪拌4h，最終得到均一透明的有機載體。

24.（3）高可靠perc背銀的銀漿制備：選取粒徑d50為0.68μm的球狀銀粉、粒徑d50為0.4μm的球狀銀粉、步驟（1）制得的成品玻璃粉、步驟（2）制得的有機載體、司班、氫化蓖麻油均勻混合，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為50:10:2:37:0.5:0.5，將混合均勻后的原料用三輥研磨機進行研磨9次得到制備的銀漿，其中銀漿細度小于4μm。

25.實施例2（1）perc背銀玻璃粉的制備：取bi2o3、sio2、al2o3、cuo、ceo2、fe2o3、sb2o3、zro2混合均勻，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為34:24:9:11:4:7:4:7，將混合均勻后的原料裝入150 ml的無蓋坩堝中，之后放入馬弗爐內(nèi)以10 ℃/min的升溫速率上升到1200 ℃，煅燒時間為30 min，得到樣品經(jīng)過水粹后放入400 r/min的球磨機中球磨8 h后得到樣品，經(jīng)過冷凍干燥后得到粒徑d50為1.5μm的成品玻璃粉。其中玻璃粉的軟化點在550℃。

26.（2）有機載體的制備：選取質(zhì)量分數(shù)比為13:27:60的乙基纖維素、三乙二醇丁醚、醇酯十二于轉(zhuǎn)速為400r/min的攪拌機在70℃下攪拌4h，最終得到均一透明的有機載體。

27.（3）高可靠perc背銀的銀漿制備：選取粒徑d50為0.73μm的球狀銀粉、粒徑d50為0.38μm的球狀銀粉、步驟（1）制得的成品玻璃粉、步驟（2）制得的有機載體、司班、氫化蓖麻油均勻混合，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為50:10:2:37:0.5:0.5，將混合均勻后的原料用三輥研磨機進行研磨9次得到制備的銀漿，其中銀漿細度小于4μm。

28.實施例3（1）perc背銀玻璃粉的制備：取bi2o3、sio2、al2o3、cuo、ceo2、fe2o3、sb2o3、zro2混合均勻，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為34:24:9:11:4:7:4:7，將混合均勻后的原料裝入150 ml的無蓋坩堝中，之后放入馬弗爐內(nèi)以10 ℃/min的升溫速率上升到1200 ℃，煅燒時間為30 min，得到樣品經(jīng)過水粹后放入400 r/min的球磨機中球磨8 h后得到樣品，經(jīng)過冷凍干燥后得到粒徑d50為1.5μm的成品玻璃粉。其中玻璃粉的軟化點在550℃。

29.（2）有機載體的制備：選取質(zhì)量分數(shù)比為13:27:60的乙基纖維素、三乙二醇丁醚、醇酯十二于轉(zhuǎn)速為400r/min的攪拌機在70℃下攪拌4h，最終得到均一透明的有機載體。

30.（3）高可靠perc背銀的銀漿制備：選取粒徑d50為0.73μm的球狀銀粉、粒徑d50為0.42μm的球狀銀粉、步驟（1）制得的成品玻璃粉、步驟（2）制得的有機載體、司班、氫化蓖麻油均勻混合，所述原料質(zhì)量分數(shù)比為50:10:2:37:0.5:0.5，將混合均勻后的原料用三輥研磨機進行研磨9次得到制備的銀漿，其中銀漿細度小于4μm。

31.對比例以工業(yè)流通的perc背銀銀漿為對比例。

32.將實施例1~3與對比例的銀漿用perc背銀絲網(wǎng)印刷機印刷在perc電極背面，然后用despatch燒結爐以700℃~900℃進行燒結。將燒結后的perc電池電極背面朝上用85℃水溫進行水煮20min，后利用3m膠帶反向180

°

進行撕拉測試其水煮掉粉情況。將測試后的3m膠帶粘在白紙上觀測測試結果。利用溫度400℃的焊筆將焊帶焊接在perc背銀表面銀漿上，將焊接好的perc電池電極背面朝上放入160℃烘箱，恒溫30min后取出，拿出用拉力儀測試其烘箱拉力。將燒結后的perc電池置于顯微鏡下觀察測試銀鋁搭接處情況以及鼓泡情況，其測試結果如表1所示：。

33.通過上述表1及圖1~3所示，通過采用本發(fā)明用到的玻璃粉以及合理搭配銀漿組分不僅避免了銀鋁合金的生成，也使得銀漿與鋁漿搭接位置更加平整，玻璃粉中特有的澄清劑類含氧化物也解決了在燒結過程中所引起的鼓泡現(xiàn)象。同時也使銀漿具備較高的烘箱拉力。以上實例1~3三組實驗表明相比于對比樣銀漿，本發(fā)明的玻璃粉以及合理搭配銀漿組分制備的銀漿具備高性能、高穩(wěn)定性。

34.需要說明的是，上述僅僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，在上述實施例的基礎上還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾均落入本發(fā)明權利要求書的保護范圍之內(nèi)。技術特征：

1.一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，其特征在于：玻璃粉體系為bi-si-al-cu系，包括bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中的多種制備而成，制備方法包括以下步驟：s1.按照一定的比例稱取bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中至少6種混合均勻；s2.將s1混合后的物料置于陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝放入馬弗爐以一定溫度進行燒制；s3.將s2燒制完成后將熔融狀態(tài)的玻璃液放置冷水中進行水粹處理；s4.將s3水淬后的固體樣品放置于球磨機中進行球磨處理；s5.將s4球磨后的樣品進行砂磨機打磨后最終經(jīng)過冷凍干燥得到成品玻璃粉。2.根據(jù)權利要求1所述的一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，其特征在于：所述s1中各組分質(zhì)量分數(shù)為bi2o3（10~40 wt%）、sio2（10~30 wt%）、al2o3（0~10 wt%）、zno（0~10 wt%）、v2o5（5~10 wt%）、cuo（10~20 wt%）、pbo（10~20 wt%）、fe2o3（0~10 wt%）、其他氧化物（0~20 wt%）。3.根據(jù)權利要求1所述的一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，其特征在于：所述s2中坩堝容量為100~200 ml，混合后物料置于陶瓷坩堝后不加蓋，馬弗爐煅燒溫度為1000~ 1300 ℃，升溫速率為5~15 ℃/min，煅燒時間為30~50 min。4.根據(jù)權利要求1所述的一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，其特征在于：所述s4中球磨處理時間為8~10 h，其轉(zhuǎn)速在300~500 r/min。5.根據(jù)權利要求1所述的一種perc太陽能電池背銀玻璃粉及其制備方法，其特征在于：所述s5中成品玻璃粉的粒徑為0.5~3 μm。6.一種高可靠perc背銀銀漿，其特征在于：所述高可靠perc背銀銀漿組分包括銀粉、玻璃粉、有機載體、添加劑，組分質(zhì)量比為50~75% : 1~ 3% : 30~ 50% : 1~3%，所述有機載體包括樹脂、溶劑，所述玻璃粉為權利要求1所述的玻璃粉。7.根據(jù)權利要求6所述的一種高可靠perc背銀銀漿，其特征在于：所述銀粉為至少兩種粒徑的混合球狀銀粉，粒徑d50為0.3 ~1.0 μm，比表面積為1~2 m2/g。8.根據(jù)權利要求6所述的一種高可靠perc背銀銀漿，其特征在于：所述樹脂為cab、乙基纖維素、pvb中至少一種，所述溶劑為松香醇、甲苯醇、丁基卡必醇、三乙二醇丁醚、醇酯十二中至少一種。9.根據(jù)權利要求6所述的一種高可靠perc背銀銀漿，其特征在于：所述添加劑為氫化蓖麻油、司班、byk-110中的至少一種。10.一種高可靠perc背銀銀漿制備方法，其特征在于：（1）perc背銀玻璃粉的制備：將bi2o3、sio2、al2o3、zno、v2o5、cuo、mgco3、na2o、pbo、fe2o3、caco3、sb2o3、zro2、ceo2中的至少6種通過充分混料，在1000~1300 ℃下煅燒、水淬后經(jīng)過8 ~10h的充分球磨后冷凍干燥制得玻璃粉；（2）有機載體的制備：選取樹脂與有機溶劑，將其置于攪拌機內(nèi)于400r/min的攪拌機在70℃下攪拌4h，得到有機載體；（3）高可靠perc背銀的銀漿制備：將銀粉、步驟（1）制得的玻璃粉、步驟（2）制得的有機載體、添加劑按照質(zhì)量比為50 ~75% : 1~3% : 20~ 40% : 1 ~3%進行均勻混合，后用三輥研磨機進行研磨得到銀漿。

技術總結

本發(fā)明公開了一種PERC太陽能電池背銀玻璃粉及高可靠性銀漿制備方法，制得的玻璃粉體系為Bi-Si-Al-Cu系，通過混料、煅燒、水淬、球磨后冷凍干燥制得玻璃粉，組分內(nèi)多種含氧化物相互作用形成穩(wěn)定的金屬配位結構，且能夠適應背銀的燒結過程，玻璃粉再與銀粉、有機載體、添加劑均勻混合后用三輥研磨機進行研磨得到銀漿，在燒結過程中可以相互填充間隙，產(chǎn)生協(xié)同效應，燒結后表面更加平整，減少表面開裂，增強銀漿的整體穩(wěn)定性。漿的整體穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：潘路野 許暉 蔣偉 冷青松 張群 黃奉康 劉瑞鴻

受保護的技術使用者：江蘇太陽科技股份有限公司

技術研發(fā)日：2022.12.16

技術公布日：2023/4/17