一种太阳能异质结电池用低温导电银浆及其制备方法与流程

1.本发明属于导电浆料技术领域，尤其涉及一种太阳能异质结电池用低温导电银浆及其制备方法。


背景技术：

2.异质结hit(hereto-junction with intrinsic thin-layer)太阳能电池(同时也简称hjt，shj，sjt等)，通常以n型晶体硅作衬底，宽带隙的非晶硅作发射极，该电池具有双面对称结构，n型硅衬底两侧两层薄本征非晶硅层，正面一层p型非晶硅发射极层，背面一层n型非晶硅膜背表面场；在两侧非晶硅薄层上用溅射法沉积透明导电氧化物薄膜，最后制备导电栅极。
3.传统采用溅射法制备导电栅极有成本高、工艺复杂、效率低下等缺点，而又由于hit电池使用a-si构成pn结，hit电池能在200℃以下的低温完成，所以现在hit电池的导电栅极能够采用银浆经丝网印刷工艺制备，具体做法是把银浆倒入丝网印版的一端，用刮板对丝网印版上的银浆部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端匀速移动，银浆在移动中被刮板从的网孔中挤压到晶体硅上形成特定形状的导电栅极。
4.根据异质结太阳能电池的性能要求，银浆固化温度要小于200℃，且具有高导电性，印刷涂布性能要好，能够持续的高速细线印刷，与透明导电层(如ito层)有良好的粘附性能，且可焊性要好，与金属焊带形成良好焊接拉力，保证组件可靠性。目前市场流通的银浆基本能满足要求，但是在电阻率、印刷速度方面跟perc正银比相差甚远。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种太阳能异质结电池用低温导电银浆及其制备方法，旨在解决现有技术中的银浆在电阻率和印刷速度不佳的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供的一种太阳能异质结电池用低温导电银浆，包括按质量百分比计的以下原料：80-93重量份的银粉、3-4重量份的环氧树脂、2.4-4重量份的固化剂、1.6-2重量份的稀释剂以及0.05-0.5重量份的促进剂。
7.较优地，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂和/或氢化环氧树脂。
8.较优地，所述脂环族环氧树脂的粘度为200mpa.s-1000mpa.s，环氧当量为100-300g/eq。
9.较优地，所述氢化环氧树脂选自氢化双酚a型环氧树脂、氢化双酚f型环氧树脂或氢化双酚s型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合物，其环氧当量为100-1000g/eq。
10.较优地，所述银粉选自球形银粉、非规则状银粉或片状银粉中的任意一种或至少两种的组合物。
11.较优地，所述银粉的中位径d50为0.4μm-2μm，比表面积小于2m2/g，振实密度4.0-6.5g/ml。
12.较优地，所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂；所述封闭型异氰酸酯固化剂选自
封闭型六亚甲基二异氰酸酯均聚物、封闭型氢化苯二甲基二异氰酸酯聚合物或封闭型异佛尔酮二异氰酸酯聚合物中的任意一种或至少两种的组合物。
13.较优地，所述稀释剂选自二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二价酸酯、乙二醇乙酸醋酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚或乙二醇苯醚中的任意一种或至少两种的组合物。
14.较优地，所述促进剂选自封闭型胺类促进剂、封闭型铵盐、咪唑类促进剂、有机锡、有机铋或有机银中的任意一种或至少两种的组合物。
15.为实现上述目的，本发明实施例提供的所述的太阳能异质结电池用低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
16.1)制备有机载体混合物：将配比量的环氧树脂、固化剂、稀释剂、促进剂混合搅拌均匀，得到有机载体混合物；
17.2)制备低温导电银浆：将上述有机载体混合物与银粉混合，搅拌，经三辊研磨分散至细度5μm以下，用有机溶剂调整粘度为450dpa
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s-520dpa
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s，然后经325～600目筛网中过滤，最后抽真空除去气泡即得所述太阳能异质结电池用低温导电银浆。
18.本发明实施例提供的太阳能异质结电池用低温导电银浆及其制备方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：
19.1、本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆的特点是导电性好、接触电阻低，焊接拉力大、高速细栅印刷和更好的高宽比。
20.2、本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆，通过不同环氧树脂的调整和组合，使有机载体对银粉的包覆和基材的浸润良好；固化后体现出良好基材的附着性能；同时对银粉的形貌、粒径、比重进行筛选组合，以达到更低的电阻值和更高的焊接拉力。
21.3、本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆具有很好的细线印刷性能，可适用于23-28um开口无网结网版的细线印刷；尤其是印刷速度更快，可达到350mm/s-400mm/s；低温固化后表现较低的电阻率与接触电阻，与现有浆料相比提高了光电转化效率。
22.4、本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆具有良好的基材附着力，焊接时可焊性好从而提升了低温银浆的拉力；同时组件在高温高湿等恶劣环境下，拥有更好的稳定性。能满足太阳能异质结电池丝印栅极要求。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
24.在本发明的实施例中，该太阳能异质结电池用低温导电银浆包括按质量百分比计的以下原料：80-93重量份的银粉、3-4重量份的环氧树脂、2.4-4重量份的固化剂、1.6-2重量份的稀释剂以及0.05-0.5重量份的促进剂。
25.本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆的特点是导电性好、接触电阻低，焊接拉力大、高速细栅印刷和更好的高宽比。
26.本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆具有很好的细线印刷性能，可适用于23-28um开口无网结网版的细线印刷；尤其是印刷速度更快，可达到350mm/s-400mm/s；低温固化后表现较低的电阻率与接触电阻，与现有浆料相比提高了光电转化效率。
27.本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆具有良好的基材附着力，焊接时可焊
性好从而提升了低温银浆的拉力；同时组件在高温高湿等恶劣环境下，拥有更好的稳定性。能满足太阳能异质结电池丝印栅极要求。
28.在本发明的实施例中，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂和/或氢化环氧树脂。
29.在本发明的实施例中，所述脂环族环氧树脂的粘度为200mpa.s-1000mpa.s，环氧当量为100-300g/eq。
30.在本发明的实施例中，所述氢化环氧树脂选自氢化双酚a型环氧树脂、氢化双酚f型环氧树脂或氢化双酚s型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合物，其环氧当量为100-1000g/eq。
31.本发明的太阳能异质结电池用低温导电银浆，通过不同环氧树脂的调整和组合，使有机载体对银粉的包覆和基材的浸润良好；固化后体现出良好基材的附着性能；同时对银粉的形貌、粒径、比重进行筛选组合，以达到更低的电阻值和更高的焊接拉力。
32.在本发明的实施例中，所述银粉选自球形银粉、非规则状银粉或片状银粉中的任意一种或至少两种的组合物。
33.在本发明的实施例中，所述银粉的中位径d50为0.4μm-2μm，比表面积小于2m2/g，振实密度4.0-6.5g/ml。
34.在本发明的实施例中，所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂；所述封闭型异氰酸酯固化剂选自封闭型六亚甲基二异氰酸酯均聚物、封闭型氢化苯二甲基二异氰酸酯聚合物或封闭型异佛尔酮二异氰酸酯聚合物中的任意一种或至少两种的组合物。
35.在本发明的实施例中，所述稀释剂选自二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二价酸酯、乙二醇乙酸醋酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚或乙二醇苯醚中的任意一种或至少两种的组合物。
36.在本发明的实施例中，所述促进剂选自封闭型胺类促进剂、封闭型铵盐、咪唑类促进剂、有机锡、有机铋或有机银中的任意一种或至少两种的组合物。
37.本发明实施例提供的所述的太阳能异质结电池用低温导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
38.1)制备有机载体混合物：将配比量的环氧树脂、固化剂、稀释剂、促进剂混合搅拌均匀，得到有机载体混合物；
39.2)制备低温导电银浆：将上述有机载体混合物与银粉混合，搅拌，经三辊研磨分散至细度5μm以下，用有机溶剂调整粘度为450dpa
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s，然后经325～600目筛网中过滤，最后抽真空除去气泡即得所述太阳能异质结电池用低温导电银浆。
40.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
41.实施例1-4所用各原料的名称和用量如表1所示。所用原料通过市购获得。
42.表1
[0043][0044][0045]
实施例1
[0046]
本实施例提供了一种太阳能异质结电池用低温导电银浆，包括以下原料：40重量份的球形银粉、20重量份的不规则状银粉、32重量份的片状银粉、3重量份的氢化双酚a型环氧树脂、2.5重量份的封闭型六亚甲基二异氰酸酯均聚物、0.5重量份的咪唑类促进剂以及2.0重量份的二乙二醇丁醚醋酸酯。
[0047]
本实施例提供的所述的太阳能异质结电池用低温导电银浆的制备方法包括以下步骤：
[0048]
1)制备有机载体混合物：将配比量的环氧树脂、固化剂、稀释剂、促进剂混合搅拌均匀，得到有机载体混合物；
[0049]
2)制备低温导电银浆：将上述有机载体混合物与银粉混合，搅拌，经三辊研磨分散至细度5μm以下，用有机溶剂调整粘度为450dpa
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s-520dpa
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s，然后经325～600目筛网中过滤，最后抽真空除去气泡即得所述太阳能异质结电池用低温导电银浆。
[0050]
实施例2
[0051]
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例提供了一种太阳能异质结电池用低温导电银浆，包括以下原料：21重量份的球形银粉、30重量份的不规则状银粉、40重量份的片状银粉、3.5重量份的氢化双酚a型环氧树脂、3.0重量份的封闭型氢化苯二甲基二异氰酸酯聚合物以及0.4重量份的封闭型胺类促进剂、2重量份的二乙二醇丁醚醋酸酯。
[0052]
本对比例的其余部分与对比例1相同，在本实施例中未解释的特征，均采用对比例
1的解释，这里不再进行赘述。
[0053]
实施例3
[0054]
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例提供了一种太阳能异质结电池用低温导电银浆，包括以下原料：38重量份的球形银粉、40非规则状银粉、15重量份的片状银粉、2重量份的脂环族环氧树脂、1氢化双酚a型环氧树脂、2.8重量份的封闭型氢化苯二甲基二异氰酸酯聚合物、0.05重量份的封闭型铵盐以及1.65重量份的二乙二醇丁醚醋酸酯。
[0055]
本对比例的其余部分与对比例1相同，在本实施例中未解释的特征，均采用对比例1的解释，这里不再进行赘述。
[0056]
实施例4
[0057]
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例提供了一种太阳能异质结电池用低温导电银浆，包括以下原料：22重量份的球形银粉、28非规则状银粉、30重量份的片状银粉、10份200纳米的片状银粉，4重量份的氢化双酚a型环氧树脂、1.5重量份的封闭型氢化苯二甲基二异氰酸酯聚合物、2.5重量份的封闭型异佛尔酮二异氰酸酯聚合物、0.4重量份的封闭型胺类促进剂、1.6重量份的二乙二醇丁醚醋酸酯。
[0058]
本对比例的其余部分与对比例1相同，在本实施例中未解释的特征，均采用对比例1的解释，这里不再进行赘述。
[0059]
实施例5
[0060]
本实施例对实施例1-4制得的太阳能异质结电池用低温导电银浆的粘度、电阻率、焊接拉力、印刷速度和30μm开口印刷线宽，测试结果见表2。
[0061]
表2
[0062][0063]
由表2可知，实施例1-4制得的太阳能异质结电池用低温导电银浆的电阻率和印刷速度性能极佳，且焊接拉利最高可达3.5n/mm，反映了该低温导电银浆具有良好的基材附着力，焊接时可焊性好从而提升了低温银浆的拉力。
[0064]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。