[發明專利]一種硅太陽能電池用無鉛正面銀漿及其制備方法

有效

• 申請號: 201611147113.X
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106653147B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 王煥平;徐時清
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01L31/0224;H01B13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種電極漿料及其制備方法，具體是指一種硅太陽能電池用無鉛正面銀漿及其制備方法，屬于材料科學技術領域。

背景技術

傳統化石能源日益短缺，因人類能源活動所排放的CO₂已明顯改變了大氣的成分，并嚴重影響全球的氣溫、海平面及氣候模式，越來越多的國家和地區已經意識到能源結構的轉變勢在必行。太陽能的使用已經成為時代潮流，太陽能光伏發電技術是利用太陽能電池組件接收太陽光，然后將太陽光轉換為電勢能并通過后續的儲能裝備存儲后加以利用的一項便捷的能源轉換技術；由于太陽光的持續性及無污染性，光伏發電是可再生能源與清潔能源的代表，也是未來可持續發展新能源開發的最具期待的技術。

目前，利用太陽能發電的代表是硅太陽能電池。硅太陽能電池是由p型硅基片、n型層、減反射膜氮化硅層、正面銀電極、鋁背場電極和背面銀電極這幾部分構成。在硅太陽能電池結構中，除硅基片外，正面銀電極對太陽能電池的性能產生著重要影響，其原材料正面銀漿是制造太陽能電池的核心材料；正面銀漿的品質對制備出的電池性能起著決定性的作用，優質的正面銀漿是制造高效低成本硅太陽能電池片的關鍵。目前，國內生產硅太陽能電池所用的正面銀漿大部分依賴進口，且大部分硅太陽能電池用的正面銀漿為含鉛銀漿。因此，為擺脫依賴進口漿料的命運和緩解環境污染問題，自主研制出各方面性能都滿足硅太陽能電池使用要求的無鉛正面銀漿，十分迫切且具有重大的意義。

硅太陽能電池用正面銀漿主要是由銀粉、玻璃粉、有機載體等按照一定比例組成的機械混合物。銀粉在銀漿中作為導電相，是決定銀電極的主要因素；玻璃粉在高溫燒結的過程中熔化，將銀粉與硅基片粘結起來，特別是在燒結過程中使導電銀電極與硅基底形成良好的歐姆接觸，保證電子的導出；有機載體主要是在銀漿中起到分散和潤濕粉體顆粒的作用，使銀漿具有良好的印刷性，最后在燒結過程中揮發掉。

玻璃粉在硅太陽能電池用正面銀漿的制備過程中起到極其重要的作用。目前所使用的基本都是含鉛玻璃粉，業內研究表明：在電池片的燒結過程中，玻璃粉中的氧化鉛首先與硅發生氧化還原反應，形成液態的鉛；隨后，與玻璃粉接觸的銀粉熔解在液態鉛中，形成銀-鉛合金；接著，液態合金開始腐蝕減反射膜氮化硅層以及硅基片；最后，在降溫過程中銀與鉛發生分相，銀在硅基片與玻璃粉內重新結晶，起到導通電子的作用。相關研究發現，鉛含量對電極性能有著很大影響，當玻璃粉中的鉛含量越高，燒結時熔化的銀越多，導致電極與硅基片間比接觸電阻率降低。為減少鉛對環境的影響，許多專利報道了使用鉍-硅-銻、鋇-鋅-硼、鉍-鋅-硼等玻璃體系來實現銀漿的無鉛化，但效果并不理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能的硅太陽能電池用無鉛正面銀漿及其制備方法，該銀漿在不含鉛的基礎上，能有效提高正面銀電極與硅基底的歐姆接觸、顯著提高硅太陽能電池的光電轉換效率。

本發明的硅太陽能電池用無鉛正面銀漿，是由微米銀粉、有機粘合劑和無機添加劑三部分構成的混合物，其質量份數為微米銀粉占80～88份、有機粘合劑占8～11份、無機添加劑占1.5～12份；其中無機添加劑是在亞微米銀粉表面包覆有碲鉍堿金屬系玻璃，同時在碲鉍堿金屬系玻璃上析出銀晶粒的微晶玻璃顆粒，所述的亞微米銀粉粒徑為0.05～0.5 μm。

本發明的硅太陽能電池用無鉛正面銀漿的制備方法，包括下述步驟，以下所述的份均為質量份數：

(1)將聚乙烯醇溶解于去離子水中，配制質量濃度為0.5～3%的聚乙烯醇水溶液；將0.1～5份粒徑為0.05～0.5 μm的亞微米銀粉放入上述聚乙烯醇水溶液中，超聲波震蕩分散，獲得10～500 g/L的亞微米銀粉在聚乙烯醇水溶液中的懸浮液；

(2)將1～3份碲的化合物、0.6～2份鉍的化合物、0.2～1份堿金屬化合物、0～0.8份硅的化合物、0～0.5份硼酸以及0～0.8份鎂鋇鍶鋅的化合物加入到去離子水中進行溶解，混合攪拌均勻，獲得100～1000 g/L的混合物水溶液；

(3)將步驟(2)的混合物水溶液加入到步驟(1)的懸浮液中，超聲波震蕩分散；然后置于霧化器中進行霧化，霧化后的液滴從上至下通過垂直放置的加熱管，隨后落入室溫放置的去離子水中進行冷卻；加熱管從上到下分布有三個溫區，分別為100～150℃、350～550℃、900～1000℃；

(4)收集落入去離子水中的物質并進行干燥，然后進行氣流粉碎與分級，獲得粒徑小于8 μm的無機添加劑；