一種無鉛復合玻璃粘結劑太陽能電池正銀漿料的制作方法
【技術領域】
[0001]該發明涉及一種無鉛復合玻璃粘接劑及利用該玻璃粘接劑制備硅太陽能電池正銀漿料，該正銀漿料用于絲網印刷工藝制作晶體硅太陽能電池，利用該正銀漿料制作的硅太陽能電池有較高的轉換效率。
【背景技術】
[0002]金屬化是晶體硅太陽能電池的關鍵技術，晶體硅太陽能電池的金屬化包括正面柵線電極，背面鋁背場以及背面銀電極。其中，正面柵線電極尤為重要，將直接影響太陽能電池的轉換效率、串聯電阻、填充因子等光電性能。晶體硅太陽能電池正面金屬化技術通常有:鍍鎳+絲網印刷銀電極，直接絲網印刷銀電極，噴墨銀電極等，其中，鍍鎳電極由于工藝復雜，對環境有一定影響而未普遍采用；噴墨銀電極的技術尚處于研發階段，直接絲網印刷銀電極是目前工業化普遍采用的技術。正銀漿料是絲網印刷工藝制作晶體硅太陽能電池的關鍵材料，正銀漿料首先必須滿足正銀電極優良印刷特性的要求，印刷出的電極柵線要達到較高的高-寬比，高-寬比一般要大于0.3，線寬度30-40um。正銀漿料還必需適合電池的燒結工藝，通過燒結過程，漿料需要較好地腐蝕電池表面的SiNx減反射膜，同時，形成良好的Ag-Si歐姆接觸，使電池具有較高的轉換效率。除此之外，金屬化電極還是電池長期穩定工作的保證，這就要求金屬銀電極必須要有良好的可焊性和附著力，一般正銀電極的附著力要達到多2.5No正銀電極除滿足上述的電氣性能外，隨著環境保護要求的提高，正銀電極還必須是環境友好材料。目前普遍采用的正銀漿料都是以含鉛玻璃料為無機粘結劑，含鉛無機粘結劑正銀漿料具有轉換效率高，附著力好等優點，研制出一種性能優良的無鉛玻璃粘結劑正銀漿料是近期正銀的研宄熱點之一。
[0003]正銀漿料主要由導電金屬銀粉、無機粘合劑、有機載體和添加劑組成，無機粘結劑在燒結過程中會熔化，有助于燒穿SiNx減發射層，形成Ag-Si歐姆接觸，并使銀厚膜電極牢固地附著在硅基體上；金屬銀粉通過燒結形成導電性良好的導電線路，并可進行焊接；有機載體使漿料有良好的印刷性能。絲網印刷正銀漿料并燒結是目前晶體硅太陽能電池工業化生產中被廣泛采用的技術。
[0004]正銀漿料作為晶體硅太陽能電池的關鍵材料，近期的研宄十分活躍，關于正銀漿料的研宄也有較多專利提出。在專利CN201410348624中，公布了用于太陽能高方阻漿料的玻璃粉及其制備方法，其主要內容是針對正銀漿料設計了一種鉛玻璃的配方和制作工藝；在專利CN201310440104中，提出了一種適應高溫燒結的太陽能電池正銀漿料，其主要內容是采用了銠、釕或銥單質或含銠、釕或銥化合物作為燒結促進劑，該燒結促進劑可有效抑制銀粉在高溫下發生過度燒結，阻止了銀的結晶體向結區的擴散，防止了旁路結的產生，提高了電池片的成品率；在專利CN201310431069中，公布了一種易絲網印刷的太陽能電池正銀漿料，主要是采用聚酰胺改性氫化蓖麻油為觸變劑，且采用非離子型表面活性劑來分散銀粉，提高了漿料在硅基板上的絲網印刷質量，提高燒結后絲印銀線的高寬比，減小所占受光面積，進而提高電池片的效率。；在專利CN201310429619中，提出了一種摻雜型太陽能電池正銀漿料，主要是采用鑭、硼、鋅玻璃體系玻璃粉，同時添加含銦和鋅的化合物，增強了電極和硅基板之間的粘結強度，降低了串聯電阻和片電阻；與此同時，含銦和鋅的化合物中，鋅組分為硬脂酸鋅，可降低該含銦和鋅的化合物與有機粘結劑以及溶劑接觸界面的表面張力的作用，使電極的電性能更為均勻；在專利CN201310429618中，公布了一種正銀漿料的制備方法，主要將有機載體制備后保持在30-40°C，使有機載體處于低粘度膠狀狀態，在這種低粘度膠狀狀態下，再將有機載體與銀漿的其他組分尤其是固體粉末混合，有利于固體粉末在銀漿中的均勻分散，避免發生局部團聚。
[0005]以上文獻以及現有專利都只涉及對正銀漿料的有鉛玻璃粘結劑、印刷性能等方面的改進，但都沒有提出高轉換效率無鉛正銀漿料的無機粘結劑和漿料制備技術，本發明的目的就是通過正銀漿料無鉛玻璃粘結劑的配方設計，制作出高轉換效率、附著力良好的環保型正銀漿料。
【發明內容】
[0006]本發明是要實現一種無鉛的晶體硅太陽能電池正銀漿料，所述正銀漿料制作的硅太陽能電池轉換效率較高，電極的附著力強，滿足太陽能電池的絲網印刷和燒結工藝要求。
[0007]本發明通過以下技術方案來實現:
一種無鉛復合玻璃粘結劑太陽能電池正銀漿料，其特點在于，所述的正銀漿料由以下組分及含量(重量百分比)的原料制成:
金屬銀粉，70-92%
無鉛復合玻璃粘結劑，1-8%
有機載體，5-20%
有機改性添加劑，0.5-5%
上述的金屬銀粉，是以硝酸銀為原料，通過液相還原法而得到的球形或類球形銀粉，銀粉的D50粒徑為1.0-2.5um，振實密度為彡4.5g/cm3。
[0008]上述無鉛復合玻璃粘結劑是一種無鉛復合玻璃材料，該復合玻璃為娃(Si)-碲(Te)-鍺(Ge)系玻璃材料，并添加了 Bi2O3, Al2O3, ZnO, WO3, T12, ZrO2, La2O3, CeO2, Er2O3,Pr6O11, BaO, CaO, SrO, MgO, Na2O, Li2O, K2O, P2O5,復合玻璃粘結劑的配方為:
S12 2-30%
TeO2 5-60%
GeO2 1-30%
Bi2O3 10-50%
Al2O3 1-5%
ZnO 1-10%
WO3 0-5%
T12 0-5%
ZrO2 0-5%
La2O3 0-5%
CeO2 0-5%
Er2O3 0-5% Pr6O11 0-5%
BaO 0-5%
CaO 0-5%
SrO 0-5%
MgO 0-5%
Na2O 0-5%
Li2O 0-5%
K2O 0-5%
P2O5 0.5-5%
上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了 S12，TeO2，GeO2S中玻璃形成劑，玻璃形成劑的含量為 40-70%。
[0009]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了 Bi2O3,其含量為10-40%。
[0010]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了 Al2O3和Ζη0，Α1 203含量為1-5%，ZnO含量為1-10%。
[0011]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了過渡金屬氧化物W03，Ti02，ZrO2中的一種或幾種，過渡金屬氧化物含量為1_5%。
[0012]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了稀土金屬氧化物La2O3, Ce02，Er2O3, Pr6O11中的一種或幾種，稀土金屬氧化物含量為1_5%。
[0013]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了堿土金屬氧化物BaO，CaO, SrO, MgO中的一種或幾種，堿土金屬氧化物含量為1_5%。
[0014]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了堿金屬氧化物Na20，Li2O, K2O中的一種或幾種，或加熱時能產生上述氧化物的化合物，堿金屬氧化物含量為0.5-5%。
[0015]上述的無鉛復合玻璃粘結劑，添加了 P2O5，其含量為0.5-5%。
[0016]上述的有機載體是由溶劑、有機樹脂組成，溶劑選用松油醇、DBE、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丁酯中的一種或幾種；有機樹脂選用乙基纖維素、松香樹脂、丙烯酸樹脂的一種或幾種，有機樹脂和溶劑的重量百分比為(20-60): (80-40)，有機載體的含量為 5-20%ο
[0017]上述的有機添加劑包括觸變劑、流平劑、表面活性劑、除泡劑，有機添加劑含量為
0.5-5%。
[0018]本發明的無鉛復合玻璃粘結劑太陽能電池正銀漿料，其特征在于，制造方法如下:
(I)無鉛復合玻璃粘結劑的制備。
[0019]玻璃粘結劑的組分及含量如下:
S12 2-30%
TeO2 5-60%
GeO2 1-30%
Bi2O3 10-50%
Al2O3 1-5%
ZnO 1-10% WO3 0-5%
T12 0-5%
ZrO2 0-5%
La2O3 0-5%
CeO2 0-5%
Er2O3 0-5%
Pr6O11 0-5%
BaO 0-5%
CaO 0-5%
SrO 0-5%
MgO 0-5%
Na2O 0-5%
Li2O 0-5%
K2O 0-5%
P2O5 0.5-5%
將上述原料按重量比稱量，混合均勻后放于高鋁坩禍中，在電阻爐里加熱處理，燒結溫度范圍:1000-1200°C，保溫時間:30-60min，將熔化的玻璃淬火處理得到玻璃顆粒，將玻璃顆粒球磨粉碎并達到粒徑< 5 μπι。
[0020](2)有機載體的配制。
[0021]將有機樹脂和溶劑按(20-60): (80-40)重量比進行稱量，然后將高分子樹脂和溶劑攪拌加熱至80-10(TC，直到樹脂溶解，冷卻后過濾得到有機載體。
[0022](3)漿料的配制。
[0023]將金屬銀粉按原料重量的70-92 %，無鉛復合玻璃粘結劑1_8%，有機載體
5-20%，有機添加劑0.5-5%進行稱量并混合攪拌。攪拌均勻后在三輥研磨機上進行研磨，通過一定的研磨過程得到均勻分散的漿料，漿料粒度< 10 μπι，粘度(25°C下，14號轉子/10轉)200-400Pa.S。
本發明的優點在于:
本發明通過一種無鉛復合玻璃粘結劑的設計，制備出的正銀漿料中不含鉛，漿料滿足環境保護的要求。傳統的無機粘結劑采用Pb-Si或Pb-Te玻璃體系，利用鉛