硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及無鉛玻璃組合物的技術領域，更具體地，本發明涉及硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物及其制備方法。以所述無鉛玻璃組合物的質量百分含量為基準，所述無鉛玻璃組合物包含以下組分：30?80wt%的TeO2，7?25wt%的Bi2O3，1?15wt%的ZnO，1?15wt%的CaO，0.1?10wt%的SiO2，0?5wt%的B2O3，該無鉛玻璃組合物的軟化溫度低，用于晶硅太陽能正面銀漿燒結后附著力高，RS低。
【專利說明】
硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及無鉛玻璃組合物的技術領域，更具體地，本發明涉及硅太陽能電池正 面銀漿用無鉛玻璃組合物及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能光伏發電已經成為可再生能源領域中繼風力發電之后產業化發展最快、最 大的產業。目前，光伏發電中的太陽能電池仍然是以晶體硅太陽電池為主，一枝獨秀，市場 份額大90%，大面積商品化太陽電池效率可達18-19%。銀漿是太陽能電池電極的重要材料， 通過絲網印刷的方法專門用在太陽能電池硅片上面，覆蓋在硅玻璃基板上，在太陽能電池 表面形成附著力強、低歐姆接觸電阻的導電電極，電池光電轉換效率高。上述漿料主要由銀 粉、玻璃粉、有機載體和改性劑等原料按一定的比例組成。加入玻璃粉以后，可以明顯降低 燒結峰值溫度，使金屬粉銀在經燒結峰溫度后形成銀膜，且形成的銀膜表面光滑、不起灰， 同時膜與硅片有較強的附著力。此外，玻璃粉對硅片的彎曲有著至關重要的影響。目前晶硅 太陽能電池正面銀漿中使用的玻璃粉存在熔化溫度高、軟化溫度高以及附著力低的問題， 針對這一問題，廣泛使用低熔點玻璃粉，然而，此類低熔點玻璃粉大多數含有氧化鉛，鉛對 人類健康危害較大，能夠在人體內聚集而引起鉛中毒。為了更好的維護人類賴以生存的生 活環境，美國、歐盟和日本等均制定了一些環保政策，對其生產和進口的電子產品進行環保 限制。電子產品無鉛化已成為電子制造業下一步的發展趨勢，作為清潔能源提供之一的光 伏太陽能電池在生產制造過程中也應該無鉛化。
[0003]
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物 及其制備方法，所述無鉛玻璃組合物軟化溫度低，用于晶硅太陽能正面銀漿燒結后附著力 高，RS低。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明采取了以下技術方案： 硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，以所述無鉛玻璃組合物的質量百分含量為 基準，所述無鉛玻璃組合物包含以下組分:30-80wt%的Te〇2,7-25wt%的Bi2〇3，l-15wt%的 ZnO，I-15wt%的CaO，0 · I-IOwt%的Si〇2，0_5wt%的B2O3。
[0006] 在一種實施方式中，所述無鉛玻璃組合物還包括1-5 wt%的添加劑。
[0007] 在一種實施方式中，所述添加劑為鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、 錳、鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的金屬單質或其金屬氧化物中的一種或多種組合。
[0008] 在一種實施方式中，所述添加劑為Li2〇、K2〇、Na2〇中的一種或多種組合。
[0009]在一種實施方式中，所述無鉛玻璃組合物的粒徑為0.1-3微米。
[0010]在一種實施方式中，所述無鉛玻璃組合物的軟化溫度為350-450°C。
[0011]本發明另一目的在于提供所述硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備 方法，包括:按照所述的預定比例，均勻混合，得到混合原料，將混合原料裝入鉑金坩堝中， 再將鉑金坩堝放入高溫箱式爐中加熱升溫，在1100-1300°C的溫度下保溫0.5-1小時，使得 熔融物完全變為均相液體，并且不含任何殘余的原料分解物;將所述的均相液體倒入去離 子水中水淬，冷卻后取出玻璃顆粒，并放入鼓風式烘箱內烘干;將所述烘干的玻璃顆粒、磨 球、和去離子水裝入球磨罐中并密封，裝入球磨機中進行球磨，球磨2-5小時后，過篩濾去磨 球，得到玻璃料漿并放入鼓風式烘箱進行干燥、過篩，即得無鉛玻璃組合物。
[0012]在一種實施方式中，所述鼓風式烘箱內烘干的溫度為120°C。
[0013]在一種實施方式中，所述玻璃料漿放入鼓風式烘箱進行干燥的溫度為120°C，時間 為12-24小時。
[0014] 本發明又一目的在于提供所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物應用 于導電銀衆料中。
[0015] 與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發明的無鉛玻璃組合物解決了現有技 術中無鉛玻璃粉存在的熔化溫度高、軟化溫度高以及附著力低等問題以及無鉛玻璃在制備 太陽能正面銀漿存在Rs高的問題。
[0016] 參考以下詳細說明更易于理解本申請的上述以及其他特征、方面和優點。
【具體實施方式】
[0017] 除非另有限定，本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發明所屬領域普通技 術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時，以本說明書中的定義為準。
[0018] 如本文所用術語"由…制備"與"包含"同義。本文中所用的術語"包含"、"包括"、 "具有"、"含有"或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合 物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或 此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
[0019] 連接詞"由…組成"排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權利要求中，此 短語將使權利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關的常 規雜質除外。當短語"由…組成"出現在權利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時， 其僅限定在該子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作為整體的所述權利要求之外。
[0020] 當量、濃度、或者其它值或參數以范圍、優選范圍、或一系列上限優選值和下限優 選值限定的范圍表示時，這應當被理解為具體公開了由任何范圍上限或優選值與任何范圍 下限或優選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當公開 了范圍"1至5"時，所描述的范圍應被解釋為包括范圍"1至4"、"1至3"、"1-2"、"1-2和4-5"、 "1-3和5"等。當數值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端值和 在該范圍內的所有整數和分數。
[0021] 此外，本發明要素或組分前的不定冠詞"一種"和"一個"對要素或組分的數量要求 (即出現次數)無限制性。因此"一個"或"一種"應被解讀為包括一個或至少一個，并且單數 形式的要素或組分也包括復數形式，除非所述數量明顯指單數形式。
[0022] 硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，以所述無鉛玻璃組合物的質量百分含 量為基準，所述無鉛玻璃組合物包含以下組分:30-80wt%的TeO 2，7-25wt%的Bi2O3，l-15wt% 的Zn0，l-15wt%的Ca0,0.1-10wt%的Si02,0-5wt%的B203。
[0023]本發明中所述無鉛玻璃組合物的組分中的CaO可以用CaF2替換，實現同樣的技術 效果。
[0024]在一種優選地實施方式中，所述無鉛玻璃組合物還包括1-5 wt%的添加劑。
[0025]在一種優選地實施方式中，所述添加劑為鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鈮、鉻、 鉬、鎢、錳、鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的金屬單質或其金屬氧化物中的一種或多種組合。 所述添加劑也可以是在焙燒時能夠生成鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、錳、 鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的金屬氧化物的任何化合物。
[0026] 在一種優選地實施方式中，所述添加劑為Li2〇、K2〇、Na2〇中的一種或多種組合。 [0027] 本發明中所述添加劑中的Li2O可以用LiF替換，Na2O可以用NaF替換，K2O可以用KF 替換，實現同樣的技術效果。
[0028]在一種優選地實施方式中，所述無鉛玻璃組合物的粒徑為0.1-3微米。
[0029]在一種優選地實施方式中，所述無鉛玻璃組合物的軟化溫度為350_450°C。
[0030]本發明另一目的在于提供所述硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備 方法，包括:按照所述的預定比例，均勻混合，得到混合原料，將混合原料裝入鉑金坩堝中， 再將鉑金坩堝放入高溫箱式爐中加熱升溫，在1100-1300°C的溫度下保溫0.5-1小時，使得 熔融物完全變為均相液體，并且不含任何殘余的原料分解物;將所述的均相液體倒入去離 子水中水淬，冷卻后取出玻璃顆粒，并放入鼓風式烘箱內烘干;將所述烘干的玻璃顆粒、磨 球、和去離子水裝入球磨罐中并密封，裝入球磨機中進行球磨，球磨2-5小時后，過篩濾去磨 球，得到玻璃料漿并放入鼓風式烘箱進行干燥、過篩，即得無鉛玻璃組合物。
[0031] 在一種優選地實施方式中，所述鼓風式烘箱內烘干的溫度為120°C。
[0032] 在一種優選地實施方式中，所述玻璃料漿放入鼓風式烘箱進行干燥的溫度為120 °C，時間為12-24小時。
[0033] 本發明又一目的在于提供所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物應用 于導電銀漿料中。
[0034]實施方式： 實施方式1，硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，以所述無鉛玻璃組合物的質量 百分含量為基準，所述無鉛玻璃組合物包含以下組分：30-80wt%的TeO2，7-25wt%的Bi2O 3， I -15wt%的 ZnO，I -15wt%的 CaO，0 · I -I Owt%的 S i〇2，0_5wt%的 B2O3。
[0035] 實施方式2,與實施方式1相同，不同的地方是，所述無鉛玻璃組合物還包括1-5 wt%的添加劑。
[0036] 實施方式3,與實施方式2相同，不同的地方是，所述添加劑為鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、 鈦、鋯、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的金屬單質或其金屬氧化物中的 一種或多種組合。
[0037] 實施方式4,與實施方式3相同，不同的地方是，所述添加劑為Li20、K20、Na20中的一 種或多種組合。
[0038] 實施方式5,與實施方式1相同，不同的地方是，所述無鉛玻璃組合物的粒徑為0.1-3微米。
[0039] 實施方式6,與實施方式1相同，不同的地方是，所述無鉛玻璃組合物的軟化溫度為 350-450 °C。
[0040] 實施方式7,硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備方法，其特征在于， 包括:按照所述的預定比例，均勻混合，得到混合原料，將混合原料裝入鉑金坩堝中，再將鉑 金坩堝放入高溫箱式爐中加熱升溫，在1100-1300°C的溫度下保溫0.5-1小時，使得熔融物 完全變為均相液體，并且不含任何殘余的原料分解物;將所述的均相液體倒入去離子水中 水淬，冷卻后取出玻璃顆粒，并放入鼓風式烘箱內烘干;將所述烘干的玻璃顆粒、磨球、和去 離子水裝入球磨罐中并密封，裝入球磨機中進行球磨，球磨2-5小時后，過篩濾去磨球，得到 玻璃料漿并放入鼓風式烘箱進行干燥、過篩，即得無鉛玻璃組合物。
[0041]實施方式8,與實施方式7相同，不同的地方是，所述鼓風式烘箱內烘干的溫度為 120°C。實施方式9，與實施方式7相同，不同的地方是，所述玻璃料漿放入鼓風式烘箱進行干 燥的溫度為120°C，時間為12-24小時。
[0042] 實施方式10,所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物應用于導電銀漿料 中。 下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于對 本發明作進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的專業技術人員根據 上述發明的內容做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0043] 另外，如果沒有其他說明，所用原料都是市售的。
[0044] 硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物組分和配比，按照所述的預定比例，均 勻混合，得到混合原料，將混合原料裝入鉑金坩堝中，再將鉑金坩堝放入高溫箱式爐中加熱 升溫，在1100-1300°C的溫度下保溫0.5-1小時，使得熔融物完全變為均相液體，并且不含任 何殘余的原料分解物;將所述的均相液體倒入去離子水中水淬，冷卻后取出玻璃顆粒，并放 入120 °C鼓風式烘箱內烘干;將所述烘干的玻璃顆粒、磨球、和去離子水裝入球磨罐中并密 封，裝入球磨機中進行球磨，球磨2-5小時后，過篩濾去磨球，得到玻璃料漿并放入120°C鼓 風式烘箱進行干燥12-24小時、過篩，即得無鉛玻璃組合物。
[0045] 首選，簡述本發明材料配方的基本方案:硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合 物，其特征在于，以所述無鉛玻璃組合物的質量百分含量為基準，所述無鉛玻璃組合物包含 以下組分：30-80wt%的TeO 2，7-25wt%的Bi2O3，l_15wt%的ZnO, l-15wt%的Ca0,0 · l-10wt%的 Si〇2，0-5wt% 的 B2O3。
[0046] 實施例1-6 硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其配方按照表1的1-6號配方(分別對應1-6 實施例），經過組份調整、熔融、水淬、烘干、球磨、過篩等工序處理后獲得軟化溫度低，用于 晶硅太陽能正面銀漿燒結后附著力高，RS低的無鉛玻璃組合物。配方中所述無鉛玻璃組合 物還包括1-5 wt%的添加劑;所述添加劑為鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、 錳、鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的金屬單質或其金屬氧化物中的一種或多種組合;所述添 加劑為Li 20、K20、Na20中的一種或多種組合。
[0047] 按上述配方制得的無鉛玻璃組合物，所述無鉛玻璃組合物的粒徑為0.1-3微米，軟 化溫度為350-450 °C。通過絲網印刷工藝形成晶體硅太陽能電池電池片（156mm X 156mm規 格)的背電場銀電極電極，并進行性能測試，所得的硅太陽能電池片性能良好，測試結果見 表2。
前述的實例僅是說明性的，用于解釋本發明的特征的一些特征。所附的權利要求旨在 要求可以設想的盡可能廣的范圍，且本文所呈現的實施例僅是根據所有可能的實施例的組 合的選擇的實施方式的說明。因此，
【申請人】的用意是所附的權利要求不被說明本發明的特 征的示例的選擇限制。而且在科技上的進步將形成由于語言表達的不準確的原因而未被目 前考慮的可能的等同物或子替換，且這些變化也應在可能的情況下被解釋為被所附的權利 要求覆蓋。
【主權項】
1. 硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，以所述無鉛玻璃組合物的 質量百分含量為基準，所述無鉛玻璃組合物包含以下組分：30-80wt%的Te〇2,7-25wt%的 Bi2〇3，l_15wt%的ZnO，l-15wt%的CaO，0 · Ι-lOwt%的Si〇2，0_5wt%的B2〇3。2. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，所述 無鉛玻璃組合物還包括1-5 wt%的添加劑。3. 根據權利要求2所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，所述 添加劑為鋰、鈉、鉀、鎂、鍶、鋇、鈦、鋯、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、釕、鈷、鎳、銅、錫、鈰和釓的 金屬單質或其金屬氧化物中的一種或多種組合。4. 根據權利要求3所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，所述 添加劑為Li20、K 20、Na20中的一種或多種組合。5. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，所述 無鉛玻璃組合物的粒徑為0.1-3微米。6. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物，其特征在于，所述 無鉛玻璃組合物的軟化溫度為350-450 °C。7. 權利要求1的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備方法，其特征在于，包 括:按照所述的預定比例，均勻混合，得到混合原料，將混合原料裝入鉑金坩堝中，再將鉑金 坩堝放入高溫箱式爐中加熱升溫，在1100_1300°C的溫度下保溫0.5-1小時，使得熔融物完 全變為均相液體，并且不含任何殘余的原料分解物;將所述的均相液體倒入去離子水中水 淬，冷卻后取出玻璃顆粒，并放入鼓風式烘箱內烘干;將所述烘干的玻璃顆粒、磨球、和去離 子水裝入球磨罐中并密封，裝入球磨機中進行球磨，球磨2-5小時后，過篩濾去磨球，得到玻 璃料漿并放入鼓風式烘箱進行干燥、過篩，即得無鉛玻璃組合物。8. 根據權利要求7所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備方法，其特 征在于，所述鼓風式烘箱內烘干的溫度為120°C。9. 根據權利要求7所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物的制備方法，其特 征在于，所述玻璃料漿放入鼓風式烘箱烘干的溫度為120°C，時間為12-24小時。10. 權利要求1至9任一項所述的硅太陽能電池正面銀漿用無鉛玻璃組合物在導電銀漿 料中的應用。
【文檔編號】H01B1/16GK106007390SQ201610315725
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】謝繼峰, 楊至灝, 左晨東, 曾文, 董淑斌
【申請人】浙江光達電子科技有限公司