[发明专利]一种用于光伏电池导电浆料的低熔点碲系玻璃及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够用于光伏电池导电浆料的低熔点碲系玻璃及制备方法，属于低熔点玻璃粉技术领域。

背景技术

低熔点玻璃由于具有较低的软化温度、较高的密度和良好的机械强度而广泛地应用在电子元器件的封接和封装技术、光伏电池导电浆料、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车等众多领域，可实现玻璃，陶瓷，金属和半导体间的相互封接。

低熔点玻璃大多以PbO为主要成分熔制而成，Pb2+因具有较大的极化率而造成玻璃网络的变形，从而降低了玻璃的特征温度。由于这种玻璃具有良好的低熔点特性，比较适用于制备太阳能光伏电池表面的导电浆料中的粘合剂材料，它所具有较高的密度性能会帮助这种玻璃材料较容易地烧穿硅片表面的保护层而形成良好的银硅接触，从而将生成的电流引出。但是，含有大量PbO的低熔玻璃在熔制和生产过程中产生的有毒烟气等对人体和环境都会造成伤害，同时，用普通的低熔点玻璃所制备的导电浆料与硅片接触处的接触电阻较大，其光电转换效率不高。因而，寻找能够代替PbO成为低熔玻璃中的主要氧化物成为研究的热点。TeO₂是一种稀土原料，Te⁴⁺离子具有较高极化率，添加到玻璃组成中有望能够降低玻璃的熔点和软化温度，提供优良的热学和电学性能，尤其适用于制备光伏电池表面浆料中的玻璃粘合材料，能够比较明显地提升它们的光电转换效率。

美国专利US20040018930公布了一种光电器件中使用的低温玻璃封接材料，在主要成分重量比为0～75％PbO，3～7％PbF₂，5～8％Bi₂O₃，5～7％B₂O₃的基础上，添加了重量比为0～3％TeO₂和其他调节组分，得到玻璃的流动温度低于350℃，具有较好的流动性和较低的粘度，能够降低在封接过程某些对温度敏感材料的损害，但玻璃组成中铅氧化物的含量仍然很高。

美国专利US005116786关于低熔点玻璃组成的发明一种可以在较低温度下实现封接的玻璃组成，其中必要组成的重量百分比为20～55％PbO，20～55％V₂O₅和5～40％的TeO₂，玻璃的转变点在250～285℃之间，封接温度为290～325℃。但是玻璃的热膨胀系数在100～200×10^-7/℃之间，不适宜氧化铝基板、窗口玻璃等基材上的封接。

美国专利US005336644公开了含有重量比为5～30％TeO₂的低熔玻璃组成，加入少量的填充剂以改善玻璃的流动性和浆料的介电常数等物理性能。Tg低于350℃，有些甚至达到300℃以下，是良好的封接材料。但玻璃的组成中含有铊和砷的氧化物，具有较大的毒性。

杜邦公司的一项发明US20110232746涉及了一种应用在导电金属浆料中的PbO-TeO₂-B₂O₃低熔玻璃体系，其中PbO、TeO₂、B₂O₃的总重量百分含量在85～100％或90～100％之间，将这种玻璃与银粉、有机溶剂混合后得到的浆料烧成于光伏电池表面，形成的电池具有良好的银硅接触，光电转换效率能够达到18％以上，因此低熔玻璃具有的良好性能使其不仅成为封接元器件的材料，也是电子浆料中优先的介质材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有能用于光伏电池导电浆料的低熔点碲系玻璃及制备方法，该玻璃具有较低的玻璃转变温度，与基底相匹配的热膨胀系数范围，且玻璃化学稳定性、流动性和气密性较好，适用于电子浆料、真空封装、元器件封接中的低熔介质材料。

为了解决上述问题，本发明提供了一种低熔点碲系玻璃，其特征在于，由必要成分和调节成分组成，所述必要成分包括以摩尔百分比计的20～55％TeO₂、15～50％PbO、2～10％B₂O₃、2～8％ZnO及2～10％Bi₂O₃；所述调节成分包括以摩尔百分比计的0～2％SiO₂、0～6％Li₂O、0～1％Al₂O₃、0～2％MgO及0～1％Ni₂O。以上摩尔百分比是以低熔点碲系玻璃的所有组份的摩尔量为基准的。