[发明专利]一种晶体硅太阳电池电极浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳电池电极浆料及其制备方法。

背景技术

太阳能可谓是人类取之不尽的清洁能源，随着地球上煤、石油等不可再生能源的日益枯竭，人类将能源索求转向太阳能，太阳电池便是应用之一。当阳光照射到太阳电池时，太阳电池利用半导体材料的电子特性把光能直接转换成电能。在硅太阳电池工艺中，电极制作是非常重要的一个环节。自20世纪70年代丝网印刷技术发展至今，其技术已经非常成熟，也是目前大规模太阳电池生产的主流工艺技术。

电极银浆的性能直接影响着电池的性能，是电池制造过程中的关键材料。银浆由导电功能相银粉，粘结剂玻璃粉和有机载体及添加剂等配制而成。有机载体主要承载银粉、玻璃粉，使固体物悬浮，分散，为丝网印刷提供条件；银的导电性能非常好，银粉在高温时烧结熔合在一起，形成良好的导电通道；玻璃粉在热处理时，将银和硅粘结在一起，使在硅上形成一层均匀致密的导电膜层，形成可焊电极。添加剂可以改善浆料的流变性和触变性，另一方面，特殊的微量添加剂可以增强电池的电性能。

目前，关于太阳电池银浆的专利很多，但由于技术难度，较低银含量的银浆却很少见，如授权公告号CN101651155B专利中背银电极用银铝浆的银含量70~77%；公告号CN101814551A中背银浆料银含量85~95%。银属于贵金属，银含量较高的话，就会增加生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体硅太阳电池电极浆料及其制备方法，通过添加特别温度制备的金属硅化合物，选取不同形貌银粉及配比，可以使电极浆料在保持好的印刷性能，强的附着力和优良的电性能的前提下，降低银含量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种晶体硅太阳电池电极浆料，包括以下质量百分含量的原料：55%~69.99%的金属银粉，1%~6%的玻璃粘结剂，3%~6%的有机树脂，20%~30%的有机溶剂，0.1%~0.5%的流变助剂，0.1%~5%的金属硅化物；所述金属硅化物为金属与硅在300~900℃的温度下预处理，再经退火工艺，最后粉碎球磨制成金属硅化物粉体；所述金属选自Pt、Pd、Ti、Ni、Al、Mn、Co、Ag中的一种或几种。

所述金属银粉为不定形银粉、片状银粉和球状银粉混合而成，其中不定形银粉、片状银粉和球状银粉的混合质量比例为：6~7.5:1~3:0~1，金属银粉的粒径为0.5~3.5μm。

所述玻璃粘结剂为一种无铅玻璃，其主要成分为B₂O₃·ZnO·Bi₂O₃，D50小于3.0微米，软化点为430~480℃。

所述有机树脂选自乙基纤维素、醋丁纤维素、聚乙烯缩丁醛及松香中的一种或几种。

所述有机溶剂选自二乙二醇丁醚、异丙醇、二乙二醇丁醚乙酸酯、萜品醇、乙二醇单丁醚、苯甲醇及柠檬酸三丁酯中的一种或几种。

所述流变助剂选自邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油改性衍生物、有机硅改性物及卵磷脂中的一种。

所述的晶体硅太阳电池电极浆料的制备方法，包括以下步骤：

1）金属硅化物的制备：将金属粉体和硅粉放在电阻炉中在温度为300~900℃下保温1~2h，退火处理，经过球磨制备成粒径为1~5μm的金属硅化物粉体；

2）有机载体的制备：在导热油加热的反应釜中，温度控制在70~100℃，将所述的有机溶剂、有机树脂和流变助剂在反应釜中恒温搅拌直至完全溶解，时间在2~3h ，反应物冷却后经过丝网过滤得到配制电极浆料所需要的有机载体；

3）电极浆料的制备：将金属银粉、步骤2）中制备的有机载体、玻璃粘结剂和步骤1）中制备的金属硅化物混合，用高速分散搅拌机搅拌均匀，再用三辊研磨机研磨3~5遍，最后得到电极浆料的粒径为4~8μm，粘度为50~100Pa·S(25℃，10rpm)。

本发明的有益效果为：金属硅化物在不同原料配比及温度下会形成不同的金属硅化物，通过添加特定组分和温度下形成的金属硅化物粉，增强金属电极与硅的欧姆接触，具有较低的电阻率；可以在不影响电池电性能情况下，降低银的含量，节约生产成本；选用无铅的玻璃粘结剂，不会对环境造成污染，且粘结力强；通过精心选择搭配的银粉，提高电性能。

具体实施方式

实施例（实验）1

1）金属硅化物的制备：将金属镍粉和硅粉放在电阻炉中在温度为750℃下保温2h，退火处理，经过球磨制备成粒径为3μm的金属硅化物粉体，取金属硅化物1g待用；