[发明专利]一种无铅玻璃粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅玻璃粉及其制备方法，特别是用于太阳能电池正面电子浆料，属于玻璃粉及太阳能电池领域。

背景技术

随着全球经济的迅速发展，能源消耗以惊人的速度增大，世界已探明的主要矿物燃料储存量和开采量不容乐观，因此对新能源的开发利用已经成为迫在眉睫的重中之重。这也正给新能源的开发与利用提供了一个很广阔的市场，太阳能电池产业正以其强大的优势和前景占领着市场的主要份额。目前太阳能电池市场主要以硅太阳能电池为主。

在硅太阳能电池的制备过程中，将银导电浆料印刷在涂有减反膜的硅基片上，形成栅极，用来形成电池片间串并联引线电机并提高电池的转换率。

银浆主要由银粉、玻璃粉、有机溶剂及其一些添加剂组成。玻璃粉的作用很重要，玻璃粉在热处理时熔化，将硅表面太阳光减反射层融化，使浆料中的银可以与硅面接触，同时玻璃粘结剂将金属粉末附着在硅片表面，形成致密均匀的导电膜。

目前市场上的太阳能银浆主要为含铅银浆，因为无铅玻璃粉的熔点高，但硅太阳能电池的烧结曲线周期短，一般无铅玻璃粉不能在极短的时间内熔融。同时含铅浆料还对环境造成大量的污染，不符合如今的环保理念。所以研制出太阳能电子浆料用无铅玻璃粉迫在眉睫。

市场上现有的无铅玻璃粉，如Na-Ca系和钒玻璃等。相比较，本发明的Bi-B-Si系无铅玻璃粉具有更低的软化温度；烧结后可获得更加高的附着力，并且保证银电极与硅基片有良好的接触。

发明内容

本发明提供一种无铅玻璃粉，解决现有技术中无铅玻璃粉的软化温度高，熔化温度高等问题。该玻璃粉的软化温度低，膨胀系数适宜，制的银浆后，烧结在硅基片上可获得良好的附着力，并使得银电极与硅基片有良好的接触。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：无铅玻璃粉的成分及质量百分比为：Bi₂O₃ 30～50%，B₂O₃ 10～40%，SiO₂ 1～10%，Al₂O₃ 3～10%，ZnO 5～8%，TiO₂ 1～5%，MgO 1～5%，NaF 1～3%，MnO₂ 1～3%，SnO₂ 1～4%，SrCl₂ 0～2%。将无铅玻璃粉成分配料的混合料加热保温熔融后水淬，然后再进行球磨，最终制得无铅玻璃粉。具体制备步骤包括如下：

（1）按无铅玻璃粉的成分及质量百分比进行混合配料，加热保温使混合料充分熔融成玻璃液；

（2）将玻璃液倒入水中水淬，使其快速冷却形成玻璃颗粒；

（3）将玻璃颗粒球磨成玻璃粉，即得到太阳能电池正面电子浆料用无铅玻璃粉。

所述步骤（1）的混料加热是从室温升温，800℃以前升温速度为5～8℃/min，800℃以后升温速度为3～5℃/min至1100℃～1300℃保温60～120分钟。

所述玻璃颗粒球磨后的玻璃粉的粒径为1μm～5μm。

所述配制混合料使用的Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO、TiO₂、MgO、NaF、MnO₂、SnO₂和SrCl₂均为普通市售粉末，纯度为99.9wt%以上。

本发明的原理为：B₂O₃是玻璃中的主要玻璃形成剂，在玻璃中以层状结构存在，硼的加入可以降低软化温度和膨胀系数，使玻璃的化学性质稳定。

铋与铅在元素周期表上处在相邻的位置，原子量相近，原子半径相差不大，二者电子能级相近，铋和铅都促进玻璃太的形成，所以，理论上Bi是代替Pb的最佳元素。随着Bi₂O₃含量的增加，[BO₃]三角体被打破，[BiO₄]四面体结果增多。由于外加氧化物的断键作用，使得[BO₃]和[BiO₄]为主的玻璃结构被弱化，玻璃的特征温度显著降低。

SiO₂和Al₂O₃的加入可以降低玻璃的析晶倾向，同时提高玻璃的化学稳定性，并且可以调节玻璃的线性膨胀系数。