[發明專利]一種無鉛玻璃粉及其制備方法

有效

• 申請號: 201210222693.X
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102701595A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 甘國友;張子楠;嚴繼康;杜景紅;高興
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C03C12/00
• 分類號: C03C12/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無鉛玻璃粉及其制備方法，特別是用于太陽能電池正面電子漿料，屬于玻璃粉及太陽能電池領域。

背景技術

隨著全球經濟的迅速發展，能源消耗以驚人的速度增大，世界已探明的主要礦物燃料儲存量和開采量不容樂觀，因此對新能源的開發利用已經成為迫在眉睫的重中之重。這也正給新能源的開發與利用提供了一個很廣闊的市場，太陽能電池產業正以其強大的優勢和前景占領著市場的主要份額。目前太陽能電池市場主要以硅太陽能電池為主。

在硅太陽能電池的制備過程中，將銀導電漿料印刷在涂有減反膜的硅基片上，形成柵極，用來形成電池片間串并聯引線電機并提高電池的轉換率。

銀漿主要由銀粉、玻璃粉、有機溶劑及其一些添加劑組成。玻璃粉的作用很重要，玻璃粉在熱處理時熔化，將硅表面太陽光減反射層融化，使漿料中的銀可以與硅面接觸，同時玻璃粘結劑將金屬粉末附著在硅片表面，形成致密均勻的導電膜。

目前市場上的太陽能銀漿主要為含鉛銀漿，因為無鉛玻璃粉的熔點高，但硅太陽能電池的燒結曲線周期短，一般無鉛玻璃粉不能在極短的時間內熔融。同時含鉛漿料還對環境造成大量的污染，不符合如今的環保理念。所以研制出太陽能電子漿料用無鉛玻璃粉迫在眉睫。

市場上現有的無鉛玻璃粉，如Na-Ca系和釩玻璃等。相比較，本發明的Bi-B-Si系無鉛玻璃粉具有更低的軟化溫度；燒結后可獲得更加高的附著力，并且保證銀電極與硅基片有良好的接觸。

發明內容

本發明提供一種無鉛玻璃粉，解決現有技術中無鉛玻璃粉的軟化溫度高，熔化溫度高等問題。該玻璃粉的軟化溫度低，膨脹系數適宜，制的銀漿后，燒結在硅基片上可獲得良好的附著力，并使得銀電極與硅基片有良好的接觸。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：無鉛玻璃粉的成分及質量百分比為：Bi₂O_3?30～50%，B₂O_3?10～40%，SiO_2?1～10%，Al₂O₃?3～10%，ZnO?5～8%，TiO_2?1～5%，MgO?1～5%，NaF?1～3%，MnO₂?1～3%，SnO_2?1～4%，SrCl_2?0～2%。將無鉛玻璃粉成分配料的混合料加熱保溫熔融后水淬，然后再進行球磨，最終制得無鉛玻璃粉。具體制備步驟包括如下：

（1）按無鉛玻璃粉的成分及質量百分比進行混合配料，加熱保溫使混合料充分熔融成玻璃液；

（2）將玻璃液倒入水中水淬，使其快速冷卻形成玻璃顆粒；

（3）將玻璃顆粒球磨成玻璃粉，即得到太陽能電池正面電子漿料用無鉛玻璃粉。

所述步驟（1）的混料加熱是從室溫升溫，800℃以前升溫速度為5～8℃/min，800℃以后升溫速度為3～5℃/min至1100℃～1300℃保溫60～120分鐘。

所述玻璃顆粒球磨后的玻璃粉的粒徑為1μm～5μm。

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

本發明的原理為：B₂O₃是玻璃中的主要玻璃形成劑，在玻璃中以層狀結構存在，硼的加入可以降低軟化溫度和膨脹系數，使玻璃的化學性質穩定。

鉍與鉛在元素周期表上處在相鄰的位置，原子量相近，原子半徑相差不大，二者電子能級相近，鉍和鉛都促進玻璃太的形成，所以，理論上Bi是代替Pb的最佳元素。隨著Bi₂O₃含量的增加，[BO₃]三角體被打破，[BiO₄]四面體結果增多。由于外加氧化物的斷鍵作用，使得[BO₃]和[BiO₄]為主的玻璃結構被弱化，玻璃的特征溫度顯著降低。

SiO₂和Al₂O₃的加入可以降低玻璃的析晶傾向，同時提高玻璃的化學穩定性，并且可以調節玻璃的線性膨脹系數。