[發(fā)明專利]一種用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106782752B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 王煥平;徐時清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B1/16;C03C8/24;H01L31/0224
• 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(shù)領域

本發(fā)明涉及一種用于銀漿的添加劑及其制備方法，具體是指一種用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑及其制備方法，屬于材料科學技術(shù)領域。

背景技術(shù)

絲網(wǎng)印刷用銀漿已經(jīng)廣泛應用于晶體硅太陽能電池正面電極的金屬化，正面銀漿主要由三種成分組成：（1）金屬導電填料，即銀粉，因為與其他貴金屬相比，銀粉的導電率高、化學性質(zhì)穩(wěn)定、價格相對較低，因此被用作導電功能相；（2）有機載體，即低溫粘結(jié)相，起到分散銀漿中各種組分的作用，并使?jié){料具有良好的流動性，以便于進行絲網(wǎng)印刷；（3）添加劑，主要為玻璃粉，其最主要的功能是促進銀粉的燒結(jié)，特別是在燒結(jié)過程中使導電銀電極與硅基底形成良好的歐姆接觸，并保證導電銀電極與硅基底之間具有良好的粘結(jié)強度。

盡管添加劑（玻璃粉）在整個導電漿料中所占比例較低，但其對正面銀漿的燒結(jié)有著重要的影響，決定著硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。目前，普遍的機理認為，在晶體硅電池片的燒結(jié)過程中，玻璃粉通過熔化并腐蝕掉增透膜氮化硅層、同時在硅基底的滲磷部分進行微量侵蝕，并在熔化過程中將周圍的銀粉熔入、隨后在冷卻過程中析出銀的微顆粒以實現(xiàn)電子的傳導，從而實現(xiàn)了正面銀電極與硅基底的良好歐姆接觸。正是由于玻璃粉的技術(shù)難度極大，導致一直以來，國內(nèi)硅太陽能電池正面銀漿的市場被美國杜邦、中國臺灣碩禾、韓國三星、德國賀利氏等巨頭壟斷。因此，開發(fā)能實現(xiàn)良好歐姆接觸的添加劑，對打破國外壟斷、提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑及其制備方法，以使硅太陽能電池正面銀漿中的銀電極與硅基底具有良好的歐姆接觸。

本發(fā)明的用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑，具有在碲鉍鋰系玻璃基材上析出銀晶粒的微晶玻璃結(jié)構(gòu)，析出的銀晶粒尺寸小于0.5 μm，添加劑的顆粒尺寸小于8 μm。添加劑的材料組分及其摩爾份數(shù)如下：銀10~80份，二氧化碲10~80份，三氧化二鉍2.5~20份，氧化鋰2.5~15份，氧化鉛0~40份，氧化鋅0~30份，氧化鎂0~30份，氧化鍶0~30份，氧化鈉0~15份，二氧化硅0~30份，三氧化二硼0~10份。

本發(fā)明的用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按摩爾份數(shù)取硝酸銀10~80份溶解于去離子水中，形成0.3～3 mol/l的硝酸銀水溶液；

(2)按摩爾份數(shù)取硝酸碲10~80份、硝酸鉍5~40份、硝酸鋰5~30份、硝酸鉛0~40份、硝酸鋅0~30份、硝酸鎂0~30份、硝酸鍶0~30份、硝酸鈉0~30份、硅溶膠0~30份、硼酸0~20份，并同時溶解于去離子水中，形成0.2～2 mol/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)的硝酸銀水溶液中，攪拌混合均勻，得混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液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(qū)，分別為80～150℃、350～550℃、850～1000℃；

(5)收集落入去離子水中的物質(zhì)并進行干燥，得到用于硅太陽能電池正面銀漿的添加劑。

本發(fā)明制備的用于硅太陽能電池正面銀漿添加劑的顆粒尺寸小于8 μm。

本發(fā)明中，霧化后獲得液滴的尺寸在1～50 μm之間。

本發(fā)明中，所用的加熱管為剛玉管、石英管或者氧化鋯陶瓷管。

本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明通過將硝酸銀的去離子水溶液與其它原材料（硝酸碲、硝酸鉍、硝酸鉛、硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸鍶、硝酸鋰、硝酸鈉、硅溶膠、硼酸）的去離子水溶液進行混合，使得銀離子與其它組元實現(xiàn)了離子級的均勻混合；將上述混合溶液進行霧化，獲得的液滴依次經(jīng)過80～150℃、350～550℃、850～1000℃三個溫區(qū)，分別會在80～150℃揮發(fā)掉去離子水、在350～550℃分解掉硝酸根、在850～1000℃熔化成液態(tài)，獲得了原子級均勻混合的銀、二氧化碲、三氧化二鉍、氧化鉛、氧化鋅、氧化鎂、氧化鍶、氧化鋰、氧化鈉、二氧化硅、三氧化二硼等的熔融混合物；隨后落入室溫放置的去離子水中進行冷卻，由于銀易結(jié)晶的金屬特性會析出銀晶粒，剩下的其它組元將保留高溫下熔融的原子分布結(jié)構(gòu)，從而最終獲得了大量銀晶粒分布其中的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)；