一种导电浆料及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102903420 A (43)申请公布日 2013.01.30 C N 1 0 2 9 0 3 4 2 0 A *CN102903420A* (21)申请号 201110212973.8 (22)申请日 2011.07.28 H01B 1/22(2006.01) H01B 13/00(2006.01) (71)申请人比亚迪股份有限公司 地址 518118 广东省深圳市坪山新区比亚迪 路3009号 (72)发明人舒剑 李金儡 周勇 王美艳 (54) 发明名称 一种导电浆料及其制备方法 (57) 摘要 本发明提供了一种导电浆料及其制备方法， 导电浆料包括银粉、玻璃粉、有

2、机载体和添加剂， 其中，添加剂包括渗透剂。以导电浆料的质量百分 含量为基准，其中，银粉的含量为60-85%；玻璃粉 的含量为1-10%；有机载体的含量为3-20%；渗透 剂的含量为0.1-5%。用本发明的导电浆料在太阳 能电池表面印刷、烧结后，能形成表面平整，高低 一致、高宽比高的银栅线，进而能够提高太阳能电 池的电池效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种导电浆料，包括银粉、玻璃粉、有机载体和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括 渗透

3、剂。 2.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述渗透剂为聚氧亚乙基酚醚、脂肪醇 聚氧乙烯醚磷酸酯或聚氧乙烯仲烷基醇醚中的一种或几种。 3.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，以导电浆料的质量百分含量为基准，所 述银粉的含量为60-85%；所述玻璃粉的含量为1-10%；所述有机载体的含量为3-20%；所述 渗透剂的含量为0.1-5%。 4.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述添加剂还包括偶联剂。 5.如权利要求4所述的导电浆料，其特征在于，以导电浆料的质量百分含量为基准，所 述银粉的含量为60-85%；所述玻璃粉的含量为1-10%；所述有机载体的含量为3-20%；所述 偶联剂的

4、含量为0.1-10%；所述渗透剂的含量为0.1-5%。 6.如权利要求4所述的导电浆料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯。 7.如权利要求5所述的导电浆料，其特征在于，所述钛酸酯选自异丙基三（甲基丙烯酰 基）钛酸酯、异丙基三（异辛酰基）钛酸酯、异丙基三（癸酰基）钛酸酯中的一种或几种。 8.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述银粉包括片状银粉和/或球状银 粉。 9.如权利要求8所述的导电浆料，其特征在于，所述片状银粉的粒度范围为2-5m；所 述球状银粉的粒度范围为0.1-2m。 10.一种如权利要求1至9中任意一项所述导电浆料的制备方法，包括： 1）将添加剂与有机载体混合，加热溶解，得到有

5、机载体溶液； 2）在搅拌状态下，将有机载体溶液与玻璃粉及银粉混合，研磨，得到导电浆料。 11.一种如权利要求1至9中任意一项所述导电浆料的制备方法，包括： a）将有机载体与添加剂，放入60-90的水浴锅中，在高速搅拌机的搅拌下溶解成均匀 液体，搅拌时间为0.5-2h，取出备用； b）将玻璃粉原料放入氧化铝坩埚中，置于1200-1400的烧结炉中熔化，高温取出，入 水中淬火，得到淬火料，将淬火料放入球磨机中球磨至粒度小于10m，得到玻璃粉，取出备 用； c）将银粉，溶有添加剂的有机载体、玻璃粉一起搅拌成浆状，在三辊研磨机上研磨，得 到导电浆料。 权 利 要 求 书CN 102903420 A 1

6、/5页 3 一种导电浆料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种导电浆料及其制备方法。 背景技术 0002 伴随着传统能源的日渐枯竭、环境污染问题的日益加剧，新能源的开发和应用已 经成为了人类研究的热点。取之不尽用之不竭、绿色无污染的太阳能是新能源开发利用的 重点之一。 0003 导电浆料是制作硅基太阳能电池的重要材料。硅基太阳能电池一般通过将导电浆 料印刷在硅基材上，然后干燥和烧制制备电极。 0004 太阳能电池的金属电极，尤其是受光面金属电极（即正面电极）的质量会对电池 的填充因子、光电转化效率等性能参数产生重要影响。目前使用的正面导电浆料一般包括 金属银粉

7、、玻璃粉、有机载体，印刷的导电浆料在烧结制备太阳能电池电极时电极栅线易坍 塌，印刷的导电浆料栅线在宽度方向易出现两边高中间低的状况，在导电浆料的印刷量一 定时，印刷的导电浆料栅线中间坍塌挤压边缘浆料，使印刷的导电浆料栅线宽度变宽，减少 了太阳能电池的受光面积，影响了电池的光电转换效率，同时现有导电浆料在烧结后，还存 在着所形成的银栅线高低不一致，电极表面不平整，电极电阻较大，电池光电转换效率不高 的问题。 发明内容 0005 本发明为解决现有导电浆料丝网印刷后烧结形成的银栅线高低不一致、高宽比较 底，降低了制备的太阳能电池的受光面积，进而影响电池光电转换效率的问题，提供一种新 型导电浆料及其制

8、备方法。 0006 本发明提供一种导电浆料，包括银粉、玻璃粉、有机载体和添加剂，其中，添加剂包 括渗透剂。 0007 本发明提供的导电浆料中，以导电浆料的质量百分含量为基准，其中，银粉的含量 为60-85%；玻璃粉的含量为1-10%；有机载体的含量为3-20%；渗透剂的含量为0.1-5%。 0008 本发明提供的导电浆料中，优选的，添加剂还包括偶联剂。 0009 本发明还提供一种导电浆料的制备方法，包括： 1）将添加剂与有机载体混合，加热溶解，得到有机载体溶液； 2）在搅拌状态下，将有机载体溶液与玻璃粉及银粉混合，研磨，得到导电浆料。 0010 本发明的发明人意外发现，用本发明的导电浆料在太阳

9、能电池表面印刷、烧结后， 能形成表面平整，高低一致、高宽比高的银栅线，进而能够提高太阳能电池的电池效率。 0011 推测原因可能为，当渗透剂加入导电浆料中时，有机载体与银粉及玻璃粉混合的 固体粉末混合时，固体粉末中会有一部分团聚颗粒难以浸润，渗透剂能够在有机物的流动 中起先锋作用，带领有机物逐步渗透，分离团聚颗粒，包裹所有独立的固体粉末，稳固了有 机物和固体粉末的分布，使得丝网印刷时浆料流动均匀，而不会造成高度不一致的情况。同 说 明 书CN 102903420 A 2/5页 4 时，在添加偶联剂后，偶联剂溶于有机载体中，在与固体粉末搅拌时，偶联剂的一端连接有 机物，一端连接固体粉末，使得有机

10、物和固体粉末之间的结合更加稳固，在渗透剂的作用下 达到完全浸润粉末，包覆在固体粉末表面，在渗透剂与偶联剂的共同作用下，浆料经过丝网 印刷后浆料中不会出现由于剪切力导致固体与有机物分离的现象，能够更好的改善现有导 电浆料印刷后所得栅线内外高低不一致的情况。 0012 本发明所提供的导电浆料的组合物间的结合，使得导电浆料在丝网印刷后烧结形 成的银栅线高低较为一致、高宽较高，提高了所制备太阳能电池的受光面积，同时也提高了 电池的光电转换效率。 附图说明 0013 图1是本发明实施例提供的导电浆料所制得银栅线的高宽图谱； 图2是现有技术提供的导电浆料所制得银栅线的高宽图谱； 图3是本发明实施例提供的导

11、电浆料的SEM图谱； 图4是现有技术提供的导电浆料的SEM图谱。 具体实施方式 0014 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本发明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 以解释本发明，并不用于限定本发明。 0015 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明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 本发明，并不用于限定本发明。 0016 本发明提供一种导电浆料，包括银粉、玻璃粉、有机载体和添加剂，其中，添加剂包 括渗透剂。 0017 本发明提供的导电浆

12、料中，渗透剂优选可为醚醇类长链物质，进一步优选的，渗透 剂可为聚氧亚乙基酚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或聚氧乙烯仲烷基醇醚中的一种或几 种；以导电浆料的质量百分含量为基准，渗透剂优选的含量为0.1-5%，进一步优选的含量 为0.1-3%；更好的起到渗透的作用，提高印刷后所形成银栅线的高度一致性，从而更好的 提高电池的光电转换效率。 0018 本发明提供的导电浆料中，优选的，添加剂还包括偶联剂，偶联剂可为硅烷类偶联 剂或钛酸酯类偶联剂等各种偶联剂；更优选的，偶联剂为钛酸酯；进一步优选的，偶联剂可 以是异丙基三（甲基丙烯酰基）钛酸酯、异丙基三（异辛酰基）钛酸酯、异丙基三（癸酰基）钛酸 酯中的一种或几

13、种；钛酸酯类偶联剂可以同时适用于热固性树脂和热塑性树脂，能够更好 的与含有热塑性树脂有机载体配合使用，制得流动性更好的浆料，同时能够印刷得到更细 的栅线；而且，钛酸酯类偶联剂并非四面体的网状结构，加入导电浆料中不会起到固定作用 或者导致没有韧性，偶联后反而能具有塑性，同样使浆料具有更好的流动性。以导电浆料的 质量百分含量为基准，偶联剂优选的含量为0.1-10%，进一步优选的含量为1-6%，在较好的 解决丝网印刷时浆料流动不均匀，形成的银栅线高度不一致问题的同时，更好的节约成本。 0019 本发明提供的导电浆料中，优选的，银粉为片状或球状，纯度大于99%。进一步优选 说 明 书CN 102903

14、420 A 3/5页 5 的，银粉为片状、球状或其他形状等不同类型银粉的混合。以导电浆料的质量百分含量为基 准，银粉优选的含量为60-85%；优选的，片状银粉的粒度范围为2-5m，球状银粉的粒度范 围为0.1-2m，可以进一步提高正银浆料的性能，进一步优化浆料的烧结速度。 0020 本发明提供的导电浆料中，玻璃粉为无机粘合剂。优选玻璃粉末的软化点为 400-600，能在导电浆料在800-900烧结时湿润，粘着于硅基材，进一步优化导电浆料的 性能，避免过烧或在烧结过程中熔体的熔化和流动不充分、粘着不充分、烧结过慢等情况的 出现。 0021 玻璃粉的组分可以优选为硅酸铅、硼硅酸铅、硼硅酸锌等材料。

15、以导电浆料的质量 百分含量为基准，玻璃粉优选的含量为1wt%-10wt%，进一步优化导电浆料性能，避免出现粘 着性能不足，或玻璃漂浮等情况妨碍电极的焊接。 0022 本发明提供的导电浆料中，有机载体优选的包括溶剂和溶质，其中，溶剂可以为松 油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯等醇类或酯类物质，以有机载体的质量百分含量为基准， 溶剂的含量优选为10-70%；溶质可以为分散剂、触变剂、增稠剂等一些特定作用的有机物， 如乙基纤维素、有机硅油、乙二醇、卵磷脂等，以有机载体的质量百分含量为基准，溶质的含 量优选为30-90wt%。 0023 本发明提供的导电浆料中，对有机载体没有特别的限制，适合该导电浆料的基

16、本 性能即可，优选的，以导电浆料的质量百分含量为基准，有机载体的含量为3-20%。 0024 本发明还提供一种导电浆料的制备方法，包括： 1）将添加剂与有机载体混合，加热溶解，得到有机载体溶液； 2）在搅拌状态下，将有机载体溶液与玻璃粉及银粉混合，研磨，得到导电浆料。 0025 本发明提供的导电浆料的制备方法，具体包括以下步骤： a）将有机载体与添加剂，放入60-90的水浴锅中，在高速搅拌机的搅拌下溶解成均匀 液体，搅拌时间为0.5-2h，取出备用； b）将玻璃粉原料放入氧化铝坩埚中，置于1200-1400的烧结炉中熔化，高温取出，入 水中淬火，得到淬火料，将淬火料放入球磨机中球磨至粒度小于1

17、0m，得到玻璃粉，取出备 用； c）将银粉，溶有添加剂的有机载体、玻璃粉一起搅拌成浆状，在三辊研磨机上研磨，得 到导电浆料。 0026 上述制备的导电浆料可以直接用于太阳能电池的电极制备，例如通过丝网印刷在 硅基片的正表面、后烧结用于制备太阳能电池的正面电极。 0027 以下结合实施例对本发明作进一步说明。 0028 实施例1 按照以下比例称取原料（以导电浆料的质量百分含量为基准）： 银粉：80%（粒度：1m；形状：球形；） 玻璃粉：4 %（原料：以玻璃粉的质量百分含量为基准，氧化硼8、氧化硅25、氧化铅 60、氧化铝7） 有机载体：13 %（溶剂：丁基卡必醇；溶质：乙基纤维素；以有机载体的质

18、量百分含量为 基准，丁基卡必醇90%，乙基纤维素10%） 偶联剂：2 %；异丙基三（甲基丙烯酰基）钛酸酯 说 明 书CN 102903420 A 4/5页 6 渗透剂：1 %；聚氧亚乙基酚醚 通过以下步骤制备导电浆料： a）准确称量上述比例的有机载体、偶联剂和渗透剂，放入75的水浴锅中，在高速搅拌 机的搅拌下，搅拌1h，溶解成均匀液体，取出备用； b）再准确称量上述比例的玻璃粉原料，放入氧化铝坩埚中，置于1250的烧结炉中熔 化，高温取出，入水中淬火，得到淬火料，将淬火料放入球磨机中球磨至粒度为3m微米的 玻璃粉，取出备用； c）最后准确称量上述比例的银粉，将溶有偶联剂和渗透剂的有机载体、玻璃

19、粉一起搅 拌成浆状，然后在三辊研磨机上研磨，制得的导电浆料记作S1。 0029 实施例2 与实施例1的不同之处在于：渗透剂的含量为3，有机载体的含量为11，制得的导 电浆料记作S2。 0030 实施例3 与实施例1的不同之处在于：偶联剂的含量为6，有机载体的含量为9，制得的导电 浆料记作S3。 0031 实施例4 与实施例1的不同之处在于：偶联剂的含量为7，渗透剂的含量为0.05%，有机载体的 含量为8.95，制得的导电浆料记作S4。 0032 实施例5 与实施例1的不同之处在于：偶联剂的含量为8，渗透剂的含量为4%，有机载体的含 量为4，制得的导电浆料记作S5。 0033 实施例6 与实施例

20、1的不同之处在于：偶联剂的含量为0，渗透剂的含量为0.1%，有机载体的 含量为15.9，制得的导电浆料记作S6。 0034 实施例7 与实施例1的不同之处在于：偶联剂的含量为0，渗透剂的含量为1.5%，有机载体的 含量为14.5，制得的导电浆料记作S7。 0035 实施例8 与实施例1的不同之处在于：所用偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷，制得的导电浆料记 作S8。 0036 实施例9 与实施例1的不同之处在于：所用偶联剂为异丙基三（癸酰基）钛酸酯，制得的导电浆 料记作S9。 0037 对比例1 与实施例1的不同之处在于：偶联剂的含量为0，渗透剂的含量为0%，有机载体的含 量为16，制得的导电浆料记作

21、D1。 0038 性能测试 将S1-S9及D1的导电浆料丝网印刷，烧结后得到的太阳能电池片相应的分别记作 S11-S99及D11，进行性能测试。 说 明 书CN 102903420 A 5/5页 7 0039 1、方阻测试 采用GB/T17473.3-1998规定的方法进行，采用广州四探针电子科技有限公司生产的 型号为RTS-4的方阻仪对S11-S99及D11的太阳能电池片进行测试，单位为毫欧姆/，测 试结果见表1。 0040 2、高宽比 采用美国生产的ambios XP1型台阶仪测试S11-S99及D11太阳能电池片中银栅 线的高度和宽度，高宽图谱分别如图1和图2所示，计算高宽比，计算结果见

22、表1。 0041 3、光转化率 采用上海交大赫爽科技有限公司生产的型号为HSC1/XSCM-9的太阳能电池片光电转 化效率专用测试设备对S11-S99及D11的太阳能电池片进行测试，测试结果见表1。 0042 4、微观形貌 对S1和D1进行SEM检测，所得图谱分别如图3和图4所示。 0043 表1 方阻(毫欧/)高宽比光电转化率 S11 1.5 0.0068 16.7 S22 1.9 0.0061 16.3 S33 2.1 0.0059 16.2 S44 2.4 0.0056 15.9 S55 3 0.0051 15.1 S66 2.5 0.0055 15.7 S77 2.5 0.0056 1

23、5.8 S88 2.9 0.0046 14.8 S99 2.6 0.0054 15.6 D11 3.2 0.0041 14.5 根据表1中的数据结果和图1至图4可以看出，添加了渗透剂的导电浆料S1-S9所制得 的银栅线的高宽比明显要高于导电浆料D1所制得的银栅线，导电浆料S1-S9制得的太阳能 电池片S11-S99方阻明显低于D11的太阳能电池片，光电转化效率也明显有所提高，其中， 同时添加了优选范围含量的渗透剂和偶联剂的导电浆料，制得的太阳能电池片的性能提高 更为显著。另外，从台阶仪测试图谱可以很明显看出，S1表面平整，而D1出现两边高，中间 低的状态；从S1的SEM图也可以看出，浆料烧结后孔洞较少，烧结均匀，而D1孔洞较多，且 不平整。 0044 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102903420 A 1/3页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102903420 A 2/3页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102903420 A 3/3页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102903420 A 10