一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料.pdf

本发明涉及一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料。该具有超低含银量的太阳能电池背银浆料的组份及其重量百分数为：5-10%星状多枝叉银粉、10-15%片状银粉、15-25%球状或类球类银粉、1-8%玻璃粉、10-15%有机粘合剂、22-59%溶剂、助剂0-5%；其中，各组分的重量百分数之和为100%，星状多枝叉银粉、片状银粉和球形银粉的重量百分数之和为30-50%。与现有技术相比，本发明具有超低含银量的太阳能电池背银浆料采用星状多枝叉银粉、球状银粉和片状银粉三者的混合物作为导电体，含银量低，成本小，烧结后的电极具有致密的银膜结构，与硅基板的附着力强，具有优异的耐焊性和可焊性，能与硅基板形成良好的欧姆接触。

权利要求书一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：该背银浆料的组份及其重量百分数为：5‑10%星状多枝叉银粉、10‑15%片状银粉、15‑25%球状或类球类银粉、1‑8%玻璃粉、10‑15%有机粘合剂、22‑59%溶剂、助剂0‑5%；其中，各组分的重量百分数之和为100%，星状多枝叉银粉、片状银粉和球形银粉的重量百分数之和为30‑50%。
根据权利要求1所述的具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm。
根据权利要求1所述的具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm。
根据权利要求1所述的具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm。
根据权利要求1所述的具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：所述有机粘合剂为(甲基)丙烯酸树脂、乙基纤维素、改性氢化蓖麻油或聚烯烃蜡。
根据权利要求1所述的具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征与在于：所述的溶剂为松节油、松油醇、丁基卡比醇醋酸酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或其任意比例的混合物。

说明书一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料
技术领域
本发明涉及一种导电浆料，具体涉及一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。太阳能电池背银浆料是太阳能电池电子浆料的主要组成部分，它在太阳能电池生产中主要是用来制作背面主栅，起到将铝背场收集的电流汇流导出的作用。太阳能电池背面银浆主要由银粉、有机粘合剂、无机粘合剂、溶剂以及助剂组成。银粉作为浆料中的功能相, 起到导电的作用。由于背面主栅需要和金属焊条焊在一起串联成组件，因此，银层的可焊性、耐焊性、与硅基板的附着力以及导电性成了太阳能电池背银浆料的重要性能参数。除了这些性能参数，太阳能电池背银浆料的成本也严重影响着太阳能电池的生产成本。因而，制备一种具有优良耐焊性和可焊性、强附着力、高导电性且低成本的太阳能电池背银浆料构成了太阳能电池生产中的一个关键技术要点。
目前，太阳能电池背银浆料多使用单一形状的球状或片状银粉作为导电体。申请号为201110200935.0的中国专利公开了一种太阳能电池背银浆料，该背银浆料使用了单一的片状银粉为导电体，所得银层致密性好，能与硅基板和铝形成良好的欧姆接触，可焊性好，电池转化效率高，但是含银量需达到56‑75%左右，制备成本高。类似地，申请号为201110297031.4的中国专利公开了一种太阳能电池背银浆料，该背银浆料使用了0.5‑2 µm的球状银粉作为导电体，该浆料含银量也至少须达到55%。另外，申请号为201110201638.8的中国专利公开了一种太阳能电池正银浆料，该正银浆料使用0.1‑2 µm的粒状银粉和3‑10 µm的片状银粉的混合物作为导电体，对比使用单一形状的球状或片状银粉为导电体的电子浆料，该浆料含银量有所降低，最低含银量可低至45%。虽然通过混合球状银粉和片状银粉作为导电体可以降低太阳能电池背银浆料的含银量，同时也可实现在较低含银量下形成致密、耐焊、高导电银层的目标，但是银层的耐焊性、附着力以及导电性还有待进一步的提高，含银量还有待进一步降低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种含银量低、具有优良可焊性和耐焊性、与硅基板附着力好的、并且接触电阻小的太阳能电池背银浆料。
本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：5‑10%星状多枝叉银粉、10‑15%片状银粉、15‑25%球状或类球类银粉、1‑8%玻璃粉、10‑15%有机粘合剂、22‑59%溶剂、助剂0‑5%；其中，各组分的重量百分数之和为100%，星状多枝叉银粉、片状银粉和球形银粉的重量百分数之和为30‑50%。
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为(甲基)丙烯酸树脂、乙基纤维素、改性氢化蓖麻油或聚烯烃蜡；溶剂为松节油、松油醇、丁基卡比醇醋酸酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或其任意比例的混合物；玻璃粉为太阳能电池用电子浆料中通用的玻璃粉；助剂为太阳能电池用电子浆料中通用的分散剂。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明在配方上使用了星状多枝叉银粉、球状银粉和片状银粉的混合物代替传统的球状银粉、片状银粉或其混合物，其中，星状多枝叉银粉具有的三维形状使其比球状银粉和片状银粉容易形成导电通路，故而能有效地降低银层形成导电通路所需的含银量，进而降低了背银浆料的生产成本，同时也有利于降低太阳能电池的串联电阻和提高光电转化效率；另一方面，星状多枝叉银粉的三维尺寸都达到微米级，相比于片状银粉，它更能有效地改善银层的可焊性和耐焊性；而且星状多枝叉银粉自身还具有不平整的表面，印刷或涂敷在硅基板上时更容易与硅基板表面发生锚合，产生强的附着力，有利于在硅基板和银层之间形成欧姆接触；星状多枝叉银粉的缺点在于它自身的高空隙率，而球状银粉的添加能有效填充其空隙，使得烧结后的银层更加致密，片状银粉的使用也可使银层表面变得相对平整。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明是一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：5%星状多枝叉银粉、10%片状银粉、15%球状或类球类银粉、1%玻璃粉、10%有机粘合剂、59%溶剂。
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为丙烯酸树脂；溶剂为松节油；玻璃粉由重量百分百分数为78%的PbO、10%的SiO2、9%的ZnO、0.5%的MgO以及2.5%的Al2O3制备而成，玻璃粉的粒径<5 µm；助剂为油酸。
实施例2
一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：10%星状多枝叉银粉、15%片状银粉、25%球状或类球类银粉、8%玻璃粉、15%有机粘合剂、22%溶剂、助剂5%。
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为乙基纤维素；溶剂为松油醇；玻璃粉由重量百分百分数为70%的PbO、15%的SiO2、12%的ZnO、0.5%的MgO以及2.5%的Al2O3制备而成，玻璃粉的粒径<5 µm；助剂为BYK‑111。
实施例3
一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其组份及其重量百分数为：8%星状多枝叉银粉、12%片状银粉、20%球状或类球类银粉、4%玻璃粉、12%有机粘合剂、40%溶剂、助剂4%。
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为改性氢化蓖麻油；溶剂为松油醇和丁基卡比醇醋酸酯按重量比1 : 1的混合物；玻璃粉由重量百分数为50%的Bi2O3、10%的B2O3、12% SiO2、10%的Al2O3，5% 的ZnO，8%的V2O5以及5% ZrO制备而成，玻璃粉的粒径<5 µm；助剂为BKY‑110。
实施例4
一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：该背银浆料的组份及其重量百分数为：6%星状多枝叉银粉、10%片状银粉、25%球状或类球类银粉、3%玻璃粉、10%有机粘合剂、42%溶剂、助剂4%；
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为聚烯烃蜡；溶剂为丁基卡比醇醋酸酯；玻璃粉由重量百分数为42%的Bi2O3、15%的B2O3、15% SiO2、10%的Al2O3，5% 的ZnO，8%的V2O5以及5% ZrO制备而成，玻璃粉的粒径<5 µm；助剂为聚乙烯醇。
实施例5
一种具有超低含银量的太阳能电池背银浆料，其特征在于：该背银浆料的组份及其重量百分数为：7%星状多枝叉银粉、11%片状银粉、18%球状或类球类银粉、3%玻璃粉、10%有机粘合剂、50%溶剂、助剂1%；
其中，星状多枝叉银粉的平均枝叉数为5‑8个，单个银粉上的各枝叉成三维排布，呈现出由一个中心点向外发射的三维形态，单枝叉的平均长度为2‑5 µm，平均宽度为0.5‑2 µm，整个银粉颗粒的平均团簇尺寸为5‑10 µm；片状银粉的振实密度>4.5 g/cm3，平均厚度为0.1‑1 µm，平均横向尺寸为1‑10 µm；球状或类球类银粉的振实密度>5 g/cm3，平均粒径为0.2‑1.5 µm；有机粘合剂为甲基丙烯酸树脂；溶剂为松油醇、丁基卡比醇醋酸酯和邻苯二甲酸二丁酯按重量比1 : 2 : 1的混合物；玻璃粉由重量百分数为55%的 Bi2O3、8% 的B2O3、12% SiO2、7% 的Al2O3，5% 的ZnO，8%的V2O5以及5% ZrO制备而成，玻璃粉的粒径<5 µm；助剂为聚乙烯吡咯烷酮。
上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。