專利名稱：無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿及其制備方法，屬于太陽能電池導電漿料制備技術領域。
背景技術：
太陽能電池的導電銀漿由銀粉、玻璃粘合劑、有機溶劑等原材料按不同配比制備而成，其中銀粉作為導電介質；玻璃粘合劑在高溫燒結時熔化，在銀粉和硅基底之間形成歐姆接觸；有機溶劑主要起分散和包裹的作用，將銀粉顆粒均勻的
包裹起來，使得導電銀漿中的銀粉不容易產生沉淀和氧化。目前太陽能電池導電銀漿所采用的玻璃粘結劑是一種Bi-Si-Pb玻璃混合粉末， 這種玻璃粉雖然具有軟化溫度低，電性能穩定等優點，但是該體系含鉛比例較高，對環境的污染較大，不符合環保要求。在太陽能電池日益普及的情況下，含鉛太陽能電池導電銀漿的使用已受到限制，不久將逐漸淘汰，必須研制高導電性能的環保導電銀漿，以滿足大規模太陽能電池生產需求。目前技術銀漿中的銀粉的含量高于70%以上，生產成本比較高，降低銀漿成本是銀漿是降低太陽能電池片成本的一個重要環節，也能夠讓太陽能電池更具有市場優勢；另外在現有的銀漿中使用銀粉的粒徑基本上是一致的，這樣若銀粉粒徑過大，絲網印刷會出現裂紋，而且會增大接觸電阻，若銀粉粒徑過小，銀粉會出現團聚問題，影響銀粉分布的均勻性，因此有必要對銀粉的粒徑進行有效調控。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿及其制備方法，在滿足太陽能電池電性能的前提下，使太陽能電池符合國際市場對太陽能電池的環保環保要求，同時降低銀漿生產成本，使太陽能電池更具有市場優勢。為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下
無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為
A漿料
1-5口111銀粉40-50、30-6011111銀粉10-15、30-6011111銅粉10-15、玻璃粉4 8-12、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、B2O3 10-20、SiO2 5-10,Co2O3 2-8、ZnO 2_5、V2O5 1_5、Al2O3 1_5，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成甘油30-40、乙二醇苯醚15-20、丁基卡必醇10-20、硝酸纖維素5_10、甲基丙烯酸銀2_5、添加劑 1-5 ；
B漿料
1-5口111銀粉5-10、61-9011111鋁粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成=SiO2 10-20、B2O3 5-10, Ba05_8、CaO 2-5、AgO2 2-5、ZrO2 1-5、SnO2 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、丁基卡必醇醋酸酯5-10、石油醚5-10、丙烯酸樹脂2-5、甲酸銀1-3、添加劑0_3。無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿的制備方法，包括以下步驟
(1)玻璃粉A的制備
按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入丙烯酸樹脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、61_90nm鋁粉，混和2_3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小于10 μ m,調粘度，粘度為120-200Pa · s,即得本發明太陽能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯2-5、己烯基雙硬脂酰胺O. 5-1、卵磷脂2-5、乙烯基二苯甲烷O. 5-1、有機改性膨潤土 2-5、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-3、聚丙烯酸2-4。本發明的有益效果如下
I、本發明制備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環境危害性小，完全符合環保要
求；
2、本發明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導電能力；
3、本發明制備出來的銀漿和硅片膨脹系數匹配性好，收縮小，成品率高，電阻小，不會形成氣孔，不會形成裂紋；
4、本發明在導電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助于降低銀漿生產成本，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經濟效益。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。實施例I (1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 24份、B2O3 15份、SiO2 8份、Co2O3 7份、ZnO 4份、V2O5 3份、Al2O3 3份，放入震動球磨機球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1100°C高溫燒結爐內熔制
2h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過300目篩，冷卻，再在650°C保溫6h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到I μ m玻璃粉，12 μ m玻璃粉和24 μ m玻璃粉，再分別用25%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 16份、B2O3 6份、BaO 8份、CaO 4份、AgO2 3份、ZrO2 3份、SnO2 2份，放入震動球磨機球磨lh，球磨后均勻混合物，放于1050°C高溫燒結爐內熔制2 h，然后用常溫去離水淬火，在80°C烘干后震動研磨，過300目篩，冷卻，再在600°C保溫5 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到2 μ m玻璃粉，12 μ m玻璃粉和20μηι玻璃粉，再分別用20%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
取以下重量份的原料甘油30份、乙二醇苯醚20份、丁基卡必醇20份、硝酸纖維素8份、甲基丙烯酸銀3份、添加劑3份，
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在106 °C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
取以下重量份的原料丁基卡必醇15份、丁基卡必醇醋酸酯10份、石油醚5份、丙烯酸樹脂3份、甲酸銀2份、添加劑2份，
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在98°C下，依次加入丙烯酸樹脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料3 μ m銀粉40份、36nm銀粉15份、42nm銅粉15份、玻璃粉A10份、有機載體A 18份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔300分鐘依次加入3 μ m銀粉、36nm銀粉、42nm銅粉，混和3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料2μπι銀粉8份、78nm鋁粉8份、玻璃粉B 4份、有機載體B
8份，將玻璃粉B加入有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30分鐘依次加入2 μ m銀粉、78nm鋁粉，混和3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小于10 μ m,調粘度，粘度為145Pa · s，即得本發明太陽能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯4份、己烯基雙硬脂酰胺O. 7份、卵磷脂3份、乙烯基二苯甲烷O. 8份、有機改性膨潤土 4份、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯2份、聚丙烯酸3份。采用絲網印刷機將銀漿印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在800°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離 強度9 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉化效率為
18.6%,,拉力測試結果為附著力>10N/mm2。實施例2
(1)玻璃粉A的制備
取以下重量份的原料=Bi2O3 30份、B2O3 20份、SiO2 6份、Co2O3 4份、ZnO 3份、V2O5 4份、Al2O3 2份，放入震動球磨機球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1200°C高溫燒結爐內熔制
3h，然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過200目篩，冷卻，再在700°C保溫6h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到5 μ m玻璃粉，14 μ m玻璃粉和25 μ m玻璃粉，再分別用30%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(2)玻璃粉B的制備
取以下重量份的原料=SiO2 20份、B2O3 10份、BaO 6份、CaO 3份、AgO2 4份、ZrO2 3份、SnO2 2份，放入震動球磨機球磨2h，球磨后均勻混合物，放于1100°C高溫燒結爐內熔制3 h,然后用常溫去離水淬火，在90°C烘干后震動研磨，過200目篩，冷卻，再在700°C保溫5 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到4 μ m玻璃粉，10 μ m玻璃粉和25μηι玻璃粉，再分別用20%鹽酸浸泡2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用；
(3)有機載體A的制備
取以下重量份的原料甘油40份、乙二醇苯醚15份、丁基卡必醇18份、硝酸纖維素10份、甲基丙烯酸銀5份、添加劑3份，
按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在108 °C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(4)有機載體B的制備
取以下重量份的原料丁基卡必醇20份、丁基卡必醇醋酸酯8份、石油醚8份、丙烯酸樹脂5份、甲酸銀2份、添加劑份I份，
按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在96°C下，依次加入丙烯酸樹脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可；
(5)A漿料的制備
取以下重量份的原料3 μ m銀粉50份、48nm銀粉15份、35nm銅粉12份、玻璃粉A12份、有機載體A 20份，
將玻璃粉A加入有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入3 μ m銀粉、48nm銀粉、35nm銅粉，混和3小時，得到A漿料；
(6)B漿料的制備
取以下重量份的原料4 μ m銀粉10份、86nm鋁粉10份、玻璃粉B 5份、有機載體
B 10 份，
將玻璃粉B加入有機載體B中， 攪拌混和，再每次間隔40分鐘依次加入4 μ m銀粉、86nm鋁粉，混和3小時，得到B漿料；
(7)A漿料和B漿料的混合球磨
將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小于10 μ m,調粘度，粘度為160Pa · s，即得本發明太陽能光伏電池用銀漿。所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯5份、己烯基雙硬脂酰胺I份、卵磷脂4份、乙烯基二苯甲烷I份、有機改性膨潤土 5份、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯3份、聚丙烯酸3份。采用絲網印刷機將銀衆印刷于125mmX 125mm Si基板上，然后在160°C干燥，再在800°C進行快速燒制電極引線，高溫燒結后制成的電極引線表面銀白，光滑無缺陷，剝離強度8 N/cm,錫焊性能良好,方阻< 10 Siements/sq,制備的太陽能電池光電轉化效率為
19.4%,,拉力測試結果為附著力>10N/mm2。
權利要求
1.一種無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿，其特征在于，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成，其兩部分組成原料的重量份為 A漿料 1-5口111銀粉40-50、30-6011111銀粉10-15、30-6011111銅粉10-15、玻璃粉4 8-12、有機載體A 15-20，所述的玻璃粉A由下列重量份的原料制成Bi2O3 20-40、B2O3 10-20、SiO2 5-10,Co2O3 2-8、ZnO 2_5、V2O5 1_5、Al2O3 1_5，所述的有機載體A由下列重量份的原料制成甘油30-40、乙二醇苯醚15-20、丁基卡必醇10-20、硝酸纖維素5_10、甲基丙烯酸銀2_5、添加劑 1-5 ； B漿料 1-5口111銀粉5-10、61-9011111鋁粉5-10、玻璃粉B 3-6、有機載體B 5-10,所述的玻璃粉B 由下列重量份的原料制成=SiO2 10-20、B2O3 5-10, Ba05_8、CaO 2-5、AgO2 2-5、ZrO2 1-5、SnO2 1-3，所述的有機載體B由下列重量份的原料制成丁基卡必醇10-20、丁基卡必醇醋酸酯5-10、石油醚5-10、丙烯酸樹脂2-5、甲酸銀1-3、添加劑0_3。
2.一種如權利要求I所述的無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)玻璃粉A的制備 按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (2)玻璃粉B的制備 按配方配比稱取各原料，放入震動球磨機球磨l_2h，球磨后均勻混合物，放于1000-1200°C高溫燒結爐內熔制2-3 h，然后用常溫去離水淬火，在80-90°C烘干后震動研磨，過200-300目篩，冷卻，再在600-700°C保溫5-6 h，然后，再用去離子水淬火，研磨，過不同目數的篩，分別收集得到1-5 μ m玻璃粉，10-15 μ m玻璃粉和20-25 μ m玻璃粉，再分別用20-30%鹽酸浸泡1-2 h，然后用去離子水洗凈至中性，烘干備用； (3)有機載體A的制備 按配方配比將甘油、乙二醇苯醚、丁基卡必醇混勻，在80-110°C下，依次加入硝酸纖維素、甲基丙烯酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可； (4)有機載體B的制備 按配方配比將丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、石油醚混勻，在80-110°C下，依次加入丙烯酸樹脂、甲酸銀、添加劑溶解，攪拌均勻即可； (5)A漿料的制備 將步驟(I)所制得的不同粒徑的玻璃粉A加入步驟(3)所制得的有機載體A中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、30_60nm銀粉、30_60nm銅粉，混和2_3小時，得到A漿料； (6)B漿料的制備 將步驟(2)所制得的不同粒徑的玻璃粉B加入步驟(4)所制得的有機載體B中，攪拌混和，再每次間隔30-40分鐘依次加入1-5 μ m銀粉、61_90nm鋁粉，混和2_3小時，得到B漿料； (7)A漿料和B漿料的混合球磨 將A漿料和B漿料等比例混合，球磨，研磨至漿料細度小于10 μ m,調粘度，粘度為.120-200Pa · s,即得本發明太陽能光伏電池用銀漿。
3.根據權利要求I或2所述的無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿，其特征在于，所述的添加劑由以下重量份的原料混合而成丙三醇三甘油酸酯2-5、己烯基雙硬脂酰胺O. 5-1、卵磷脂2-5、乙烯基二苯甲烷O. 5-1、有機改性膨潤土 2-5、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-3、聚 丙烯酸2-4。
全文摘要
本發明公開了一種無鉛環保太陽能光伏電池用銀漿及其制備方法，其由A、B兩部分漿料等比例混合球磨而成。本發明制備出來的銀漿中不含鉛，對人體和環境危害性小，完全符合環保要求；本發明在銀漿中選用了同粒徑的銀粉與其它導電粒子填充銀粉間的間隙，提高了膜層的堆積密度，增加粒子間的接觸面積，降低了膜層的收縮力，從而提高了銀漿的導電能力；本發明在導電漿料中添加了鋁粉和銅粉能夠有助于降低銀漿生產成本，同時改善銀漿的導電性能，從而達到了降低太陽能電池制造成本的目的，取得了良好的經濟效益。
文檔編號H01B13/00GK102831959SQ20121030466
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者郭萬東, 汪圣付, 袁藝琴, 孟祥法, 劉晶晶, 董培才 申請人:合肥中南光電有限公司