[发明专利]掺杂银包覆石墨烯的太阳能电池正面电极银浆及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料，涉及电子、化工和材料领域，涉及一种太阳能电池正面电极银浆及制备方法，具体涉及掺杂银包覆石墨烯的太阳能电池正面电极银浆及制备方法。

背景技术

晶体硅太阳能电池是目前市场占有率最高的太阳能电池，因其使用寿命长，持续使用时间可超过50年。金属化电极是晶体硅太阳能电池的关键材料，尤其是正面栅极材料，直接影响太阳能电池的光电转化效率、填充影子、串联电阻等性能指数，所以，正面电极银浆的质量和性能的好坏直接决定着电池的使用寿命和衰减度。正面银浆通过丝网印刷工艺实现金属化，为尽可能减少遮光面，同时要腐蚀透SiNx减反射膜，形成较理想的Ag-Si欧姆接触，实现p-n结电流的有效导出，但是SiNx层到p-n结的距离只有0.35μm左右，在腐蚀SiNx层时，很难在工业生产中实现一致且理想的腐蚀深度，因此，在电极烧结时，与电极接触的SiNx层完全腐蚀和p-n结的结构不被破坏是电极材料实现高效、稳定、长寿命的关键。

正面电极银浆主要由导电粉末、无机粘结材料、有机载体和添加剂组成，导电粉末在烧结后形成导电线路，并实现电池与外接焊带之间的电流导通；无机粘结材料在烧结过程中烧穿SiNx减反射膜，实现银电极与硅之间的联通和粘结；有机载体使电极浆料有良好的印刷性能，实现理想的印刷要求。

作为晶体硅太阳能电池的关键材料，如何引入导电性能优异的石墨烯，通过石墨烯提高电极浆料的性能。。CN 105845198 A所述的一种掺杂改性石墨烯的太阳能电池正面银浆中，组成为石墨烯0.1-5份、银粉88-91份、有机粘结剂5-15份、有机溶剂0.1-5份、玻璃粉1-3份，所述的石墨烯是表面改性的石墨烯，是通过表面改性剂和石墨烯混合超声分散制得。该浆料降低了银与硅接触电阻及线组，提高了光电转换效率，

但该专利中的石墨烯添加量增大，会对浆料可焊性造成，附着力降低。本发明的目的就是通过银包石墨烯粉的添加，在浆料可焊性及附着力不受影响的情况下，电性能得到明显改善。

发明内容

本发明目的在于提供掺杂银包覆石墨烯的太阳能电池正面电极银浆及制备方法，用于替代目前纯金属粉作为导电相的高银含量浆料。

本发明所述的掺杂银包覆石墨烯的太阳能电池正面电极银浆，由以下组分组成：

银粉5.0-50.0wt％、银包石墨烯粉40.0-85.0wt％、玻璃粉2.0-8.0wt％、0-3.0wt％金属氧化物粉、有机载体6.0-30.0wt％；

所述的银粉，优选粒径为0.5-1.6μm、振实密度为3.2-6.0g/cm³的类球形银粉；

所述的银包石墨烯粉，优选银含量为25.0-350.0％的粉体、粒径为0.1-0.6μm、振实密度为0.2-1.2g/cm³。

本发明还涉及上述的掺杂银包覆石墨烯的太阳能电池正面电极银浆的制备方法，包括如下步骤：

1)制备玻璃粉：称取原料，混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉；

2)制备有机载体：称取树脂和有机溶剂，将树脂溶于有机溶剂中，再加入分散剂和防沉剂作为助剂，搅拌均匀形成有机载体；

3)称取银粉、银包石墨烯粉、玻璃粉、金属氧化物粉添加到有机载体中，搅拌均匀，研磨，真空脱气，检测合格即得本发明银浆。

本发明步骤1)所述的称取原料，优选称取1.0-8.0wt％氧化铋、18.0-70.0wt％氧化碲、15.0-65.0wt％氧化铅、1.0-3.0wt％氧化钠、2-8.0wt％五氧化二磷，1.0-12.0wt％氧化银，0-3.0wt％氧化硼中的几种。

步骤1)所述的混合均匀，进行熔炼，然后取出，水淬、粉碎、球磨、过筛，干燥后过筛得到玻璃粉，优选用三维混料机将上述原料混合均匀后，装于铂金坩埚，置于高温电阻炉中进行熔炼，于900-1100℃熔炼1小时，取出后水淬、粉碎、球磨、过筛，于65-75℃干燥后过筛得到玻璃粉，D100≤1.8μm。

步骤2)所述的树脂，优选为乙基纤维素、硝基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香中的一种或多种，当混合时为任意比例；

所述的有机溶剂，优选萜品醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚中的一种或多种，当混合时为任意比例；

所述的分散剂，优选表面活性剂司班85；

所述的防沉剂，优选有机膨润土。