CN102603196B - 一种玻璃混合粉及其制备方法和含该玻璃混合粉的导电银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃混合粉及其制备方法和含该玻璃混合粉的导电银浆。玻璃混合粉包含35～55wt％的玻璃粉A和45～65wt％的玻璃粉B，玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。玻璃混合粉的制备方法包括配置原料和混合两步。含玻璃混合粉的导电银浆的组成包括：75～85wt％的银粉、5～15wt％的有机载体和1～10wt％的玻璃混合粉。两种体系玻璃粉的不同比例搭配使该导电银浆具有较宽的烧结工艺窗口，保证了玻璃粉对减反射膜的穿透和银颗粒的运输，有利于在电极和电池硅片之间形成良好的欧姆接触，降低串联电阻，提高电池片的光电转化效率和电极的剥离强度。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种玻璃混合粉及其制备方法和含该玻璃混合粉的导电银浆。
背景技术
太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。目前，光伏发电中的太阳能电池仍然是以晶体硅太阳电池为主，一枝独秀，市场份额达90％，大面积商品化太阳电池效率可达18-19％。银浆料是太阳能电池电极的重要材料，通过丝网印刷的方法专门用在太阳能电池硅片上面，覆盖在硅玻璃基板上，在太阳能电池表面形成附着力强、低欧姆接触电阻的导电电极，电池光电转换效率高。上述浆料主要由银粉铝粉、超细玻璃粉、有机载体和改性剂等原料按一定的比例组成。加入超细玻璃粉以后，可以明显降低烧结峰值温度，使金属银粉在经烧结峰值温度后形成银膜，且形成的银膜表面光滑、不起灰，同时膜与硅片有较强的附着力。此外，玻璃粉对硅片的弯曲有着至关重要的影响。
市面上的银浆大多含单个玻璃粉体系。最常见的玻璃粉组合物有PbO-ZnO-B2O3系、PbO-B2O3-SiO2系、PbO-Bi2O3-B2O3系、PbO-B2O3系等。CN200880112323.2和CN200880110509.4两篇专利中均公开了一种含有一种或多种玻璃料的银导电组合物，并指出玻璃料中的至少一种为无铅的，CN200880110509.4中还公开了玻璃料含8～25wt％的Bi2O3和8～25wt％的B2O3，并且还包括SiO2、P2O5、GeO2和V2O5中的一种或多种组分，但对玻璃粉体系的软化点未作任何限定。单体系的玻璃粉烧结工艺窗口较窄，不利于电极和硅之间形成良好的欧姆接触，导致光电转化效率和电极剥离强度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种玻璃混合粉，该玻璃混合粉所制备的银浆具有较宽的烧结工艺窗口，保证玻璃粉对减反射膜的穿透和银颗粒的运输，在电极和电池硅片之间形成良好的欧姆接触，所制电池片光电转化率和电极的剥离强度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种玻璃混合粉，其特征在于，所述玻璃混合粉包含35～55wt％的玻璃粉A和45～65wt％的玻璃粉B，所述玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。
优选的技术方案为，所述玻璃粉A和玻璃粉B中至少有一种为无铅玻璃粉。
优选的技术方案还可以为，所述玻璃粉A为含铅玻璃粉，所述玻璃粉A的组成包括：60～80wt％的PbO、5～20wt％的SiO2、5～10wt％的B2O3、5～10wt％的ZnO和1～3wt％的MgO。
优选的技术方案还可以为，所述玻璃粉B的组成包括：50～80wt％的Bi2O3、5～20wt％的SiO2、5～10wt％的ZnO、5～15wt％的B2O3、1～3wt％的TiO2和1～5wt％的Al2O3。
优选的技术方案还可以为，所述玻璃粉A和玻璃粉B的粒度均小于5μm。
本发明的技术方案还包括一种玻璃混合粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
第一步：按权利要求1所述比例配置所述玻璃粉A和玻璃粉B；
第二步：将配置好的玻璃粉投入混合设备中，混合均匀，即得到上述玻璃混合粉。
本发明的技术方案还包括一种含玻璃混合粉的导电银浆，其特征在于，所述银浆的组成包括：75～85wt％的银粉、5～15wt％的有机载体和1～10wt％的玻璃混合粉。
优选的技术方案为，所述银浆还包括0.1～3wt％的添加剂。
优选的技术方案还包括，所述添加剂为V2O5、MoO3、MgO中的 至少一种。
优选的技术方案还包括，所述银粉的组成包括50～65％的粒径为0.01～0.5μm的银粉颗粒和35～50％的粒径为1～3μm的银粉颗粒。
本发明的优点和有益效果在于：软化点较低的玻璃粉在电池片烧结过程中率先熔化流动，润湿并穿透减反射膜，将银颗粒带到电池硅片的表面，软化点较高的玻璃粉后熔化，溶解银颗粒并将其带到电池硅片的表面。两种体系玻璃粉的不同比例搭配使该导电银浆具有较宽的烧结工艺窗口，保证了玻璃粉对减反射膜的穿透和银颗粒的运输，有利于在电极和电池硅片之间形成良好的欧姆接触，降低串联电阻，提高电池片的光电转化效率和电极的剥离强度。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种玻璃混合粉，玻璃混合粉包含35wt％的玻璃粉A和65wt％的玻璃粉B，玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B中一种为无铅玻璃粉。
其中，玻璃粉A为含铅玻璃粉，玻璃粉A的组成包括：60wt％的PbO、20wt％的SiO2、10wt％的B2O3、7wt％的ZnO和3wt％的MgO。
其中，玻璃粉B的组成包括：50wt％的Bi2O3、20wt％的SiO2、10wt％的ZnO、15wt％的B2O3、3wt％的TiO2和2wt％的Al2O3。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B的粒度均小于5μm。
一种玻璃混合粉的制备方法，制备方法包括以下步骤：
第一步：按权利要求1所述比例配置原料玻璃粉；
第二步：将配置好的玻璃粉投入混合设备中，混合均匀，即得到玻璃混合粉。
一种含玻璃混合粉的导电银浆，银浆的组成包括：75wt％的银粉、15wt％的有机载体和9wt％的玻璃混合粉。
其中，银浆还包括1wt％的添加剂。
其中，添加剂为V2O5。
其中，银粉的组成包括50％的粒径为0.01～0.09μm的银粉颗粒和50％的粒径为0.1～1μm的银粉颗粒。
玻璃粉的制备：按比例配置玻璃粉组成所用氧化物，将上述氧化物放入高纯刚玉坩埚中用高温炉在1200℃以上的温度下熔炼，保温20～40分钟，将熔炼混合物倒入去离子水中水淬，然后将水淬后的固体经球磨、干燥、过筛得到所述玻璃粉。
银浆的制备：有机载体采用80％的丁基卡必醇、10％的乙基纤维素、5％的卵磷脂和5％的甘油三醋酸酯，将银粉、玻璃混合粉和添加剂充分混合搅拌，然后加入有机载体，用三辊研磨机轧制5～15遍，浆料细度小于10μm，粘度为240～260Pa·s。
太阳能电池片的制备：采用325目不锈钢网印刷导电银浆，在880～950℃的烧结峰值温度下烧结，得到太阳能电池片正面电极和栅线。
实验结果：太阳能电池片正面电极连续，不变形、不起边、导电性能好，具体导电性能见表2。
实施例2
一种玻璃混合粉，玻璃混合粉包含40wt％的玻璃粉A和60wt％的玻璃粉B，玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B中一种为无铅玻璃粉。
其中，玻璃粉A为含铅玻璃粉，玻璃粉A的组成包括：65wt％的PbO、15wt％的SiO2、8wt％的B2O3、10wt％的ZnO和2wt％的MgO。
其中，玻璃粉B的组成包括：60wt％的Bi2O3、15wt％的SiO2、8wt％的ZnO、12wt％的B2O3、1wt％的TiO2和4wt％的Al2O3。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B的粒度均小于5μm。
一种玻璃混合粉的制备方法，制备方法包括以下步骤：
第一步：按上述比例配置原料玻璃粉；
第二步：将配置好的玻璃粉投入混合设备中，混合均匀，即得到玻璃混合粉。
一种含玻璃混合粉的导电银浆，银浆的组成包括：78wt％的银粉、15wt％的有机载体和5wt％的玻璃混合粉。
其中，银浆还包括2wt％的添加剂。
其中，添加剂为V2O5和MoO3，重量百分比为1∶1。
其中，银粉的组成包括55％的粒径为0.1～0.3μm的银粉颗粒和45％的粒径为1～2μm的银粉颗粒。
玻璃粉、银浆和太阳能电池片制备方法均与实施例1相同。
实验结果：太阳能电池片正面电极连续，不变形、不起边、导电性能好，具体导电性能见表2。
实施例3
一种玻璃混合粉，玻璃混合粉包含50wt％的玻璃粉A和50wt％的玻璃粉B，玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。
其中，玻璃粉B中为无铅玻璃粉。
其中，玻璃粉A为含铅玻璃粉，玻璃粉A的组成包括：75wt％的PbO、10wt％的SiO2、6wt％的B2O3、8wt％的ZnO和1wt％的MgO。
其中，玻璃粉B的组成包括：70wt％的Bi2O3、10wt％的SiO2、6wt％的ZnO、9wt％的B2O3、2wt％的TiO2和3wt％的Al2O3。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B的粒度均小于5μm。
一种玻璃混合粉的制备方法，制备方法包括以下步骤：
第一步：按上述比例配置原料玻璃粉；
第二步：将配置好的玻璃粉投入混合设备中，混合均匀，即得到玻璃混合粉。
一种含玻璃混合粉的导电银浆，银浆的组成包括：81wt％的银粉、9wt％的有机载体和7wt％的玻璃混合粉。
其中，银浆还包括3wt％的添加剂。
其中，添加剂为MoO3。
其中，银粉的组成包括60％的粒径为0.3～0.4μm的银粉颗粒和40％的粒径为2～3μm的银粉颗粒。
玻璃粉、银浆和太阳能电池片制备方法均与实施例1相同。
实验结果：太阳能电池片正面电极连续，不变形、不起边、导电性能好，具体导电性能见表2。
实施例4
一种玻璃混合粉，玻璃混合粉包含55wt％的玻璃粉A和45wt％的玻璃粉B，玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点。
其中，玻璃粉B中为无铅玻璃粉。
其中，玻璃粉A为含铅玻璃粉，玻璃粉A的组成包括：80wt％的PbO、5wt％的SiO2、5wt％的B2O3、7wt％的ZnO和3wt％的MgO。
其中，玻璃粉B的组成包括：80wt％的Bi2O3、5wt％的SiO2、5wt％的ZnO、5wt％的B2O3、1wt％的TiO2和4wt％的Al2O3。
其中，玻璃粉A和玻璃粉B的粒度均小于5μm。
一种玻璃混合粉的制备方法，制备方法包括以下步骤：
第一步：按上述比例配置原料玻璃粉；
第二步：将配置好的玻璃粉投入混合设备中，混合均匀，即得到玻璃混合粉。
一种含玻璃混合粉的导电银浆，银浆的组成包括：85wt％的银粉、5wt％的有机载体和9.9wt％的玻璃混合粉。
其中，银浆还包括0.1wt％的添加剂。
其中，添加剂为V2O5和MgO，重量百分比为1∶1。
其中，银粉的组成包括65％的粒径为0.4～0.5μm的银粉颗粒35％ 的粒径为2～3μm的银粉颗粒。
玻璃粉、银浆和太阳能电池片制备方法均与实施例1相同。
实验结果：太阳能电池片正面电极连续，不变形、不起边、导电性能好，电池片在标准条件下测试，批量电池(100片)的光电转换效率见下表2。
表1实施例具体组成参数
表2太阳能电池片电性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种含玻璃混合粉的导电银浆，其特征在于，所述银浆的组成包括：75～85wt％的银粉、5～15wt％的有机载体和1～10wt％的所述玻璃混合粉；所述玻璃混合粉包含35～55wt％的玻璃粉A和45～65wt％的玻璃粉B，所述玻璃粉A的软化点小于玻璃粉B的软化点；所述玻璃粉A和玻璃粉B中至少有一种为无铅玻璃粉；所述玻璃粉A为含铅玻璃粉，所述玻璃粉A的组成包括：60～80wt％的PbO、5～20％的SiO2、5～10％的B2O3、5～10％的ZnO和1～3％的MgO；所述玻璃粉B的组成包括：50～80wt％的Bi2O3、5～20wt％的SiO2、5～10wt％的ZnO、5～15wt％的B2O3、1～3wt％的TiO2和1～5wt％的Al2O3。
2.如权利要求1所述的含玻璃混合粉的导电银浆，其特征在于，所述银浆还包括0.1～3wt％的添加剂。
3.如权利要求2所述的含玻璃混合粉的导电银浆，其特征在于，所述添加剂为V2O5、MoO3、MgO中的至少一种。
4.如权利要求3所述的含玻璃混合粉的导电银浆，其特征在于，所述银粉的组成包括50～65％的粒径为0.01～0.5μm的银粉颗粒和35～50％的粒径为1～3μm的银粉颗粒。
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