一种无铅复合玻璃粘结剂太阳能电池正银浆料的制作方法
【技术领域】
[0001]该发明涉及一种无铅复合玻璃粘接剂及利用该玻璃粘接剂制备硅太阳能电池正银浆料，该正银浆料用于丝网印刷工艺制作晶体硅太阳能电池，利用该正银浆料制作的硅太阳能电池有较高的转换效率。
【背景技术】
[0002]金属化是晶体硅太阳能电池的关键技术，晶体硅太阳能电池的金属化包括正面栅线电极，背面铝背场以及背面银电极。其中，正面栅线电极尤为重要，将直接影响太阳能电池的转换效率、串联电阻、填充因子等光电性能。晶体硅太阳能电池正面金属化技术通常有:镀镍+丝网印刷银电极，直接丝网印刷银电极，喷墨银电极等，其中，镀镍电极由于工艺复杂，对环境有一定影响而未普遍采用；喷墨银电极的技术尚处于研发阶段，直接丝网印刷银电极是目前工业化普遍采用的技术。正银浆料是丝网印刷工艺制作晶体硅太阳能电池的关键材料，正银浆料首先必须满足正银电极优良印刷特性的要求，印刷出的电极栅线要达到较高的高-宽比，高-宽比一般要大于0.3，线宽度30-40um。正银浆料还必需适合电池的烧结工艺，通过烧结过程，浆料需要较好地腐蚀电池表面的SiNx减反射膜，同时，形成良好的Ag-Si欧姆接触，使电池具有较高的转换效率。除此之外，金属化电极还是电池长期稳定工作的保证，这就要求金属银电极必须要有良好的可焊性和附着力，一般正银电极的附着力要达到多2.5No正银电极除满足上述的电气性能外，随着环境保护要求的提高，正银电极还必须是环境友好材料。目前普遍采用的正银浆料都是以含铅玻璃料为无机粘结剂，含铅无机粘结剂正银浆料具有转换效率高，附着力好等优点，研制出一种性能优良的无铅玻璃粘结剂正银浆料是近期正银的研宄热点之一。
[0003]正银浆料主要由导电金属银粉、无机粘合剂、有机载体和添加剂组成，无机粘结剂在烧结过程中会熔化，有助于烧穿SiNx减发射层，形成Ag-Si欧姆接触，并使银厚膜电极牢固地附着在硅基体上；金属银粉通过烧结形成导电性良好的导电线路，并可进行焊接；有机载体使浆料有良好的印刷性能。丝网印刷正银浆料并烧结是目前晶体硅太阳能电池工业化生产中被广泛采用的技术。
[0004]正银浆料作为晶体硅太阳能电池的关键材料，近期的研宄十分活跃，关于正银浆料的研宄也有较多专利提出。在专利CN201410348624中，公布了用于太阳能高方阻浆料的玻璃粉及其制备方法，其主要内容是针对正银浆料设计了一种铅玻璃的配方和制作工艺；在专利CN201310440104中，提出了一种适应高温烧结的太阳能电池正银浆料，其主要内容是采用了铑、钌或铱单质或含铑、钌或铱化合物作为烧结促进剂，该烧结促进剂可有效抑制银粉在高温下发生过度烧结，阻止了银的结晶体向结区的扩散，防止了旁路结的产生，提高了电池片的成品率；在专利CN201310431069中，公布了一种易丝网印刷的太阳能电池正银浆料，主要是采用聚酰胺改性氢化蓖麻油为触变剂，且采用非离子型表面活性剂来分散银粉，提高了浆料在硅基板上的丝网印刷质量，提高烧结后丝印银线的高宽比，减小所占受光面积，进而提高电池片的效率。；在专利CN201310429619中，提出了一种掺杂型太阳能电池正银浆料，主要是采用镧、硼、锌玻璃体系玻璃粉，同时添加含铟和锌的化合物，增强了电极和硅基板之间的粘结强度，降低了串联电阻和片电阻；与此同时，含铟和锌的化合物中，锌组分为硬脂酸锌，可降低该含铟和锌的化合物与有机粘结剂以及溶剂接触界面的表面张力的作用，使电极的电性能更为均匀；在专利CN201310429618中，公布了一种正银浆料的制备方法，主要将有机载体制备后保持在30-40°C，使有机载体处于低粘度胶状状态，在这种低粘度胶状状态下，再将有机载体与银浆的其他组分尤其是固体粉末混合，有利于固体粉末在银浆中的均匀分散，避免发生局部团聚。
[0005]以上文献以及现有专利都只涉及对正银浆料的有铅玻璃粘结剂、印刷性能等方面的改进，但都没有提出高转换效率无铅正银浆料的无机粘结剂和浆料制备技术，本发明的目的就是通过正银浆料无铅玻璃粘结剂的配方设计，制作出高转换效率、附着力良好的环保型正银浆料。
【发明内容】
[0006]本发明是要实现一种无铅的晶体硅太阳能电池正银浆料，所述正银浆料制作的硅太阳能电池转换效率较高，电极的附着力强，满足太阳能电池的丝网印刷和烧结工艺要求。
[0007]本发明通过以下技术方案来实现:
一种无铅复合玻璃粘结剂太阳能电池正银浆料，其特点在于，所述的正银浆料由以下组分及含量(重量百分比)的原料制成:
金属银粉，70-92%
无铅复合玻璃粘结剂，1-8%
有机载体，5-20%
有机改性添加剂，0.5-5%
上述的金属银粉，是以硝酸银为原料，通过液相还原法而得到的球形或类球形银粉，银粉的D50粒径为1.0-2.5um，振实密度为彡4.5g/cm3。
[0008]上述无铅复合玻璃粘结剂是一种无铅复合玻璃材料，该复合玻璃为娃(Si)-碲(Te)-锗(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,复合玻璃粘结剂的配方为:
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%
上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了 S12，TeO2，GeO2S中玻璃形成剂，玻璃形成剂的含量为 40-70%。
[0009]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了 Bi2O3,其含量为10-40%。
[0010]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了 Al2O3和Ζη0，Α1 203含量为1-5%，ZnO含量为1-10%。
[0011]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了过渡金属氧化物W03，Ti02，ZrO2中的一种或几种，过渡金属氧化物含量为1_5%。
[0012]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了稀土金属氧化物La2O3, Ce02，Er2O3, Pr6O11中的一种或几种，稀土金属氧化物含量为1_5%。
[0013]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了碱土金属氧化物BaO，CaO, SrO, MgO中的一种或几种，碱土金属氧化物含量为1_5%。
[0014]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了碱金属氧化物Na20，Li2O, K2O中的一种或几种，或加热时能产生上述氧化物的化合物，碱金属氧化物含量为0.5-5%。
[0015]上述的无铅复合玻璃粘结剂，添加了 P2O5，其含量为0.5-5%。
[0016]上述的有机载体是由溶剂、有机树脂组成，溶剂选用松油醇、DBE、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丁酯中的一种或几种；有机树脂选用乙基纤维素、松香树脂、丙烯酸树脂的一种或几种，有机树脂和溶剂的重量百分比为(20-60): (80-40)，有机载体的含量为 5-20%ο
[0017]上述的有机添加剂包括触变剂、流平剂、表面活性剂、除泡剂，有机添加剂含量为
0.5-5%。
[0018]本发明的无铅复合玻璃粘结剂太阳能电池正银浆料，其特征在于，制造方法如下:
(I)无铅复合玻璃粘结剂的制备。
[0019]玻璃粘结剂的组分及含量如下:
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%
将上述原料按重量比称量，混合均匀后放于高铝坩祸中，在电阻炉里加热处理，烧结温度范围:1000-1200°C，保温时间:30-60min，将熔化的玻璃淬火处理得到玻璃颗粒，将玻璃颗粒球磨粉碎并达到粒径< 5 μπι。
[0020](2)有机载体的配制。
[0021]将有机树脂和溶剂按(20-60): (80-40)重量比进行称量，然后将高分子树脂和溶剂搅拌加热至80-10(TC，直到树脂溶解，冷却后过滤得到有机载体。
[0022](3)浆料的配制。
[0023]将金属银粉按原料重量的70-92 %，无铅复合玻璃粘结剂1_8%，有机载体
5-20%，有机添加剂0.5-5%进行称量并混合搅拌。搅拌均匀后在三辊研磨机上进行研磨，通过一定的研磨过程得到均匀分散的浆料，浆料粒度< 10 μπι，粘度(25°C下，14号转子/10转)200-400Pa.S。
本发明的优点在于:
本发明通过一种无铅复合玻璃粘结剂的设计，制备出的正银浆料中不含铅，浆料满足环境保护的要求。传统的无机粘结剂采用Pb-Si或Pb-Te玻璃体系，利用铅