[發明專利]一種太陽能電池正面電極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210505170.6
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103854718A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 王立惠;李廣坤;胡楠;鄭偉;王凱;鐘翔;吳紅
• 申請（專利權）人: 西北稀有金屬材料研究院
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B1/22;H01B13/00;H01L31/0224
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，且更具體地涉及一種太陽能電池正面電極漿料及其制備方法。

背景技術

如何最大限度的提高太陽能的利用效率，即太陽能電池的光電轉換效率，是太陽能電池領域當前亟待解決的問題。在太陽能電池中，電極材料是影響電池性能的關鍵因素之一。太陽能電池正面電極漿料通常由三部分組成：導電金屬粉且特別是銀粉，無機粘結相和有機載體。進一步降低銀粉收縮率和減小銀-硅接觸電阻，是提高附著強度、增大開路電壓和短路電流的有效途徑。目前，國內外的專利中，在銀粉方面，是通過提高銀粉的結晶度來降低其收縮率；在無機粘結相方面，是通過向無機粘結相中添加部分金屬元素或其氧化物來改變導電性能，但這些方法仍存在如下不足：

（1）結晶度高的銀粉活性較低；

（2）無機粘結材料的導電性能差。

發明內容

本發明的目的是針對上述已有技術存在的不足，提供一種工藝簡單且容易控制、產品性能穩定、易于實現工業化的太陽能電池正面電極漿料及其制備方法。

一方面，本發明提供了一種太陽能電池正面電極漿料，該太陽能電池正面電極漿料包含銀粉混合物、無機粘結相和有機載體，其特征在于：

-所述銀粉混合物由三種不同的銀粉組成，并且其中所述三種銀粉的D50粒徑不同；

-所述無機粘結相包含第一無機粘結相和第二無機粘結相，其中所述第一無機粘結相由Bi₂O₃50～73wt%，ZnO0.5～14wt%，和B₂O₃26.5～36wt%組成；并且所述第二無機粘結相由ZnO基復合粉末40～60wt%和Bi₂O₃60～40wt%組成；

-所述漿料中銀粉占漿料總重量的62～89wt%；無機粘結相占漿料總重量的2～15wt%；且有機載體占漿料總重量的9～23wt%；和

-所述有機載體為乙基纖維素、松節油、氫化蓖麻油、醚類、醇類中的一種或多種。

在本發明的優選實施方案中，所述第一種銀粉是經過高溫熱處理工藝制得的球形銀粉，其開始收縮溫度大于600℃；第二種銀粉是采用濕法還原工藝制得的球形銀粉，其開始收縮溫度小于300℃；且第三種銀粉采用片狀銀粉，其開始收縮溫度小于300℃。

在本發明的太陽能電池正面電極漿料中，所述第一銀粉的粒徑分布在0.5～3.0μm的范圍內，所述第二銀粉的粒徑分布在0.05～0.8μm的范圍內，所述第三銀粉的粒徑分布在0.3～3.0μm的范圍內。此外，所述第一銀粉的D50粒徑為2.1～2.6μm，且所述第二銀粉的D50粒徑為0.1～0.3μm，且第三銀粉的D50粒徑為0.6～1.2μm。

在本發明的太陽能電池正面電極漿料中，所述銀粉混合物中三種銀粉的比例為：第一種銀粉40～95wt%，第二種銀粉4%～20wt%，且第三種銀粉1%～40wt%，基于所述銀粉混合物的總重量計。

在本發明的太陽能電池正面電極漿料中，所述ZnO基復合粉末由氧化鋅89～99.5wt%、氧化鋁0.5～8wt%和氧化鍺0～6wt%組成。優選地，所述ZnO基復合粉末由氧化鋅89～99.5wt%、氧化鋁0.5～8wt%和氧化釔0～3wt%組成。

所述ZnO基復合粉末如下制成：D50粒徑為30～500nm的高純氧化鋅粉末先在通氫氣的氣氛爐中40～60℃熱處理40～120分鐘，再將該粉末與D50粒徑為30～300nm的高純氧化鋁粉以及任選的氧化鍺或氧化釔按比例混合，然后添加聚乙烯醇或聚乙烯醇縮丁醛作為粘結劑，均勻混合后在80～120MPa壓力下壓制成塊狀，在1150～1650℃馬弗爐燒結40～180分鐘，然后破碎，并放入球磨機球磨16～48h和最后進行干燥。

另一方面，本發明提供了制備上述太陽能電池正面電極漿料的方法，該方法包括如下步驟：

（1）提供三種銀粉，并將三者均勻混合形成銀粉混合物，其中所述第一銀粉經由高溫熱處理工藝制得的球形銀粉并且具有2.1～2.6μm的D50粒徑，所述第二銀粉經由采用濕法還原工藝制得的球形銀粉并且具有0.1～0.3μm的D50粒徑，所述第三種銀粉采用片狀銀粉并且具有0.6～1.2μm的D50粒徑，且所述三種銀粉的重量比率為40～95wt%：4～20wt%：1～40wt%；