一种晶体硅太阳能电池导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种晶体硅太阳能电池导电浆料及其制备方法，所述导电浆料包括金属粉、无机玻璃粉、有机载体及附着力增进剂；所述有机载体包括有机粘结剂；所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300-1500。本发明专利技术的导电浆料制备的背光面及向光面电极的焊接强度都得到了提高，尤其是背光面电极的焊接强度提高了一倍以上；铝背场与硅的剥离强度也有所提高，更重要的是，本发明专利技术的铝浆烧结后的铝膜的耐刮搽性能好，不出现掉粉现象，电池片的翘曲度在2mm以内，其光电转化效率也符合行业要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池导电浆料及其制备方法。
技术介绍
当前关于太阳能电池的研究非常活跃，太阳能电池有望成为未来电力供应的主要支柱，晶体硅太阳能电池是光伏市场上的主导产品，而导电浆料是制作晶体硅太阳能电池的主要辅助材料。这类浆料主要由金属粉、无机玻璃粉、有机载体等混合轧制而成。金属粉作为导电相，它烧结后与基体硅层形成金属-硅合金，降低电极与硅界面的肖特基势垒；玻璃粉的主要作用是使固化膜层与基体硅牢固结合起来；有机载体控制浆料的流变特性，调节浆料的施工性能。导电浆料经过烘干烧结后，在隧道炉的高温烧结阶段，玻璃粉首先熔融，对金属粉形成浸润，并填充入金属粉颗粒之间形成的空隙中，金属粉熔融连接形成导电相。留在硅片上的则为金属与玻璃组成的烧结后残留物（简称金属膜）。浆料烧结后的残留物对硅基体材料的附着力的好坏，以及金属膜本身的耐刮擦性能是评价浆料性能的一个重要标准。目前，市面上的一些导电浆料，尤其是背面银浆，印刷在晶体硅太阳电池上，烧结后得到的金属银层，在其表面焊接互连条（焊带）后做拉力测试，其抗拉强度往往在2N/cm以下。对背场铝导电浆料，在做耐刮擦实验中，铝背场的四周往往出现轻微掉粉现象。公开号为CN101752459A的专利公开了一种高性能环保型太阳能电池铝导电浆料的制备方法，该专利通过在在浆料中的添加低熔点金属铟使玻璃粉的线膨胀系数与硅片接近，并在浆料组成中添加1-3％的微米级的碳粉来增加浆料的导电性，虽然采用该专利技术制备的铝浆烧结后得到的电池片，其弯曲度得到了降低，电池片性能也不错，但是，因微米级的碳粉的存在，铝背场（铝膜）与硅片的附着力大大降低，铝膜在摩擦后也容易出现掉粉现象，并且，该专利中添加的金属铟粉也大大增加了铝浆的成本。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的太阳能电池导电浆料在烧结后存在膜层和硅基体附着力强度不高，烧结后膜层本身的耐刮性能差的的技术问题，提供一种晶体硅太阳能电池导电浆料，该导电浆料烧结后膜层和硅基体附着力强度高，烧结后膜层本身的耐刮性能好。本专利技术还提供了一种晶体硅太阳能电池导电浆料的制备方法。本申请的专利技术人意外的发现，市面上的晶体硅导电浆料产品，尤其是一些背银出现附着力不够，或铝浆出现摩擦掉粉现象的主要原因是：导电浆料中的目前常用有机粘接剂的完全氧化分解温度一般在380-430℃之间，而无机玻璃粉的始熔点（开始熔融温度）一般为450-650℃，尤其是用于导电铝浆的无机玻璃粉，其始熔点一般在550-650℃之间，在有机粘结剂氧化分解后，而在无机玻璃粉熔融流动之前，没有物质给金属粉、无机玻璃粉、硅片三者的相互之间提供初始的粘接力，因此才导致得到的铝背场的强度低、耐刮伤性能差。用于晶体硅太阳能电池的导电浆料一般由金属粉、无机玻璃粉，有机载体混合研磨而成，导电浆料经烘干后，载体中的有机溶剂挥发掉，浆料的残余物主要为金属粉、无机玻璃粉以及载体中的有机物粘接剂。金属粉（铝粉或银粉）、无机玻璃粉、硅衬底表面均为吸收性的无机物表面，该类表面一般附有烃基基团，该类基团可与有机粘接剂高分子上的极性基团（如乙基纤维素的乙氧基团）形成氢键。因此，有机粘接剂作为一个中间联结体，在有机溶剂挥发后，在无机玻璃粉熔化之前，有机粘接剂为金属粉与金属粉之间的粘结，以及金属粉、无机玻璃粉与硅底三者之间的粘结提供初始附着力。当隧道炉中烘干后的残余物的温度升高到无机玻璃粉的熔融温度时，组成玻璃粉中部分金属-氧（或非金属-氧）中的键断裂，氧离子与导电金属粉中的金属，或者与硅衬底中硅原子重新形成离子或共价键，因此，在该温度段，熔融玻璃粉为金属粉与金属粉、金属粉和硅片之间提供粘接力。导电浆料中的常用的有机粘接剂的完全氧化分解温度一般为380-430℃，而无机玻璃粉的熔点一般为450-650℃。当导电浆料烘干后的残余物进入烧结阶段，即隧道炉段的温度高于有机粘接剂的分解温度时，有机粘接剂与空气中的氧气反应而逐渐分解。因此，在有机粘接剂分解后，而在无机玻璃粉未熔化之前的这个温度段的时间内，金属粉、无机玻璃粉与硅片三者之间的粘接作用力暂时消失，此时，即使微小的震动力也足以使它们之间相互分离。本专利技术提供了一种晶体硅太阳能电池导电浆料，所述导电浆料包括金属粉、无机玻璃粉、有机载体及附着力增进剂；所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300-1500。本专利技术还提供了该晶体硅太阳能电池导电浆料的制备方法，将无机玻璃粉和附着力增进剂分散于有机载体中，然后加入金属粉，研磨即得到晶体硅太阳能电池铝背场导电浆料。本专利技术的晶体硅太阳能电池导电浆料中，添加了一定量的附着力增进剂，所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300-1500。分子量太大，则由于分子之间的形成键能太大，物质呈固态，分子量太小，沸点低，则物质的分解温度过低，并低于有机粘接剂的分解温度，而形成不了增进附着力的效果，本专利技术附着力增进剂的分子量优选为400-1200，具有该分子量范围的多元醇酯一般为液态，相比有机粘接剂树脂，该类物质具有较低的粘度，且其分解温度一般高于导电浆料中的通用的有机粘接剂（如乙基纤维素、改性酚醛树脂等）的分解温度。因此，在浆料烘干后的烧结过程中，在有机粘接剂分解后、无机玻璃粉熔融之前，该醇酯有机物依然存在，继续能为金属粉、玻璃粉、硅片三者之间的连接提供初始的粘接力，随着温度的进一步上升，玻璃粉开始熔融，而该醇酯有机物逐渐分解，玻璃粉逐渐替代该醇酯有机物而提供粘接力。因在本专利技术导电浆料中，从烘干到烧结，金属粉、玻璃粉、硅片三者之间存在持续的粘接力，因此，烧结后导电浆料中残留物的各组成的结合力高，金属与硅衬底的附着强度高，金属粉体之间的耐刮搽性也好。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种晶体硅太阳能电池导电浆料，所述导电浆料包括金属粉、无机玻璃粉、有机载体及附着力增进剂；所述有机载体包括有机粘结剂；所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300-1500，优选为400-1200。根据本专利技术所提供的晶体硅太阳能电池导电浆料，只要含有附着力增进剂就可以提高烧结后导电浆料中残留物的各组成的结合力高，使金属与硅衬底的附着强度高，金属粉体之间的耐刮性也好，对附着力增进剂的含量没有特别的要求。但是如果添加量太高，则在烧结时，由于附着力增进剂的存在，提供初始附着力的时间过长，则可导致烧结后电池片的弯曲度过大，对后续电池片的操作带来不利影响；如果添加量太小，则增强附着力的效果不是很好。因此本专利技术中，优选地，以所述导电浆料的总重量为基准，所述附着力增进剂的含量为0.5-5.0wt%。根据本专利技术所提供的晶体硅太阳能电池导电浆料，优选地，所述附着力增进剂的羟值为150-300mgKOH/g。本专利技术的附着力增进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述导电浆料包括金属粉、无机玻璃粉、有机载体及附着力增进剂；所述有机载体包括有机粘结剂；所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300‑1500。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述导电浆料包括金属粉、无机玻璃粉、有机载体及附着力增进剂；所述有机载体包括有机粘结剂；所述附着力增进剂为多元醇与不饱和脂肪酸形成的醇酯，所述附着力增进剂的分子量为300-1500。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，以所述导电浆料的总重量为基准，所述附着力增进剂的含量为0.5-5.0wt%。
3.根据权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂的羟值为150-300mgKOH/g。
4.根据权利要求3所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂的酸值为≤20mgKOH/g。
5.根据权利要求4所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂的pH为5.0-7.0。
6.根据权利要求5所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂为甘油单油酸酯、甘油三油酸酯、甘油三亚油酸酯、季戊四醇单油酸酯、季戊四醇二油酸酯、季戊四醇三油酸酯、季戊四醇四油酸酯和失水山梨醇油酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂为甘油三油酸酯、季戊四醇四油酸酯和失水山梨醇油酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的晶体硅太阳能电池导电浆料，其特征在于，所述附着力增进剂为甘油三油酸酯和失水山梨醇油酸酯；所述甘油三油酸酯和失水山梨醇油酸酯的质量比为1：1-9。
9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟华，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44