[发明专利]改性晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料及其制备方法。

背景技术

在晶体硅太阳能电池制作工艺中，都需在电池的正反表面制作电极以将电池产生的光生电流导出。电极与半导体之间需要形成良好的欧姆接触。制作电极的方法有真空蒸涂法、磁控溅射法、光诱导电镀法和丝网印刷法等。丝网印刷法所需的成本少，利于实现太阳能电池工业化和规模化生产，在工艺上一般采用丝网印刷方法。

丝网印刷方法制备晶体硅太阳能电池电极，是采用丝网印刷技术将银厚膜浆料涂覆在硅基片上，经过干燥，红外烧结炉快速烧结，使之金属化形成电极。

晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料由超细银粉、玻璃相和有机载体相组成。超细银粉作为电极的导电物质，占浆料总重量的75-90wt％；玻璃相主要在烧结过程中产生液化，提供硅基片和电极的黏结，占浆料总重量的1-8wt％；有机载体占浆料总重量的8-17wt％，起润湿、分散粉体颗粒的作用，并提供浆料优越的印刷性能。

为了提高晶体硅太阳能电池的电极性能，往往要求丝网印刷所用银厚膜浆料具有很高的粘度和固含量。而制备浆料所用超细银粉和玻璃粉的粒径多在微米级或者亚微米级，都具有很大的比表面积，在将其分散在有机载体的过程中，有机相难以浸润粉体颗粒，造成粉体团聚严重，且分散不均匀，这将导致浆料刮板细度变大、触变性下降，在贮藏时容易出现固液分离现象，影响其稳定性。同时，浆料中固体颗粒的团聚体过大，也将使浆料在丝网印刷时容易出现堵网现象。并且由于浆料中固体颗粒团聚而造成堆积不紧密，所印制的电极在干燥时将在其内部形成很多空隙，导致电极烧结后的高度比烧结前显著降低，即烧结收缩率变大，严重影响电极的烧成高度、体电阻和机械性能，从而影响晶体硅太阳能电池的性能。

在专利WO 2001041221和WO 2003025945中，采用三辊研磨机直接对银粉、玻璃粉和有机相的混合物进行研磨分散，而专利CN101271928则通过球磨的方法对三相的混合物进行分散。虽然这些方法在一定程度上改善了浆料中固体颗粒的团聚状况，提高了浆料的性能。但由于这些方法都是将浆料所用固相和高粘的有机相直接混合，在未经研磨和球磨之前，固体粉末已团聚非常严重。同时三辊研磨和球磨所产生的机械分散力有限，而加工对象又是高固含量、高粘度的浆料，其只能对较大的团聚体起到分散作用，从而影响了浆料刮板细度的进一步降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料，以所述浆料的总重量为基准计，包括如下重量百分比的组分：

导电超细银粉    75-90％

玻璃粉          1-8％

有机相          9-17％；

还包括占所述导电超细银粉和玻璃粉总重量的0.05-2％的表面活性剂。

较佳的，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或明胶中的一种以上。

优选的，所述表面活性剂占所述导电超细银粉和玻璃粉总重量的0.4-1％，进一步优选为0.5-1％。表面活性剂的加入有助于改善粉体的团聚状况，并使粉体更好地分散在有机相中。如果表面活性剂加入量小于0.05％，粉体团聚严重，浆料性能下降；而当其加入量大于2wt％时，反而会导致粉体团聚状况恶化，使电极体电阻增大。

较佳的，所述的导电超细银粉的粒径大小为0.1-10μm，形态为球形或准球形。

较佳的，所述的玻璃粉为Si-B-Al-Pb-O体系玻璃，软化温度为440℃-560℃，粒径为0.1-10μm，可采用传统的熔制方法和球磨粉碎方法进行制备获得。

较佳的，所述的有机相由溶剂和增粘剂组成，所述溶剂选自松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯和柠檬酸酯等，所述增粘剂选自乙基纤维素和丁基纤维素等。

优选的，所述溶剂和增粘剂的重量比为20∶1～5∶1(wt/wt)。

较佳的，所述银厚膜浆料的细度为5-15μm(用刮板细度计测定)，其粘度为140-220Pa.s(用粘度仪测定，Brookfield HBT/10rpm，25℃)。

本发明还提供了上述晶体硅太阳能电池用银厚膜浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述导电超细银粉、玻璃粉和表面活性剂进行球磨预处理，球磨速度为40-100r/min，球磨时间为0.5-3h，然后过滤、干燥，获得球磨预处理产物；