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1、(10)申请公布号 CN 103093861 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103093861 A *CN103093861A* (21)申请号 201310051541.2 (22)申请日 2013.02.17 H01B 1/16(2006.01) H01B 1/22(2006.01) H01B 13/00(2006.01) H01L 31/0224(2006.01) (71)申请人 上海大洲电子材料有限公司 地址 201108 上海市闵行区莘庄工业区金都 路 3405 号 (72)发明人 丁海权 包卫锋 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理。
2、人 王敏杰 (54) 发明名称 硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银 浆料及其应用 (57) 摘要 本发明涉及硅太阳能电池背面电极用低成本 无铅环保银浆料及其应用。无铅环保银浆料制备 原料包含 ： a） 4555 重量份的银粉， b） 515 重 量份的金属氧化物， c） 15 重量份的玻璃粉， d） 2030 重量份的有机载体 ； 其制备步骤包括 ： 步 骤 A ： 配制有机载体 ； 步骤 B ： 玻璃粉选用 ； 步骤 C ： 导电银粉选用 ； 步骤 D ： 将原料按照上述比例使 用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 形成均 匀无颗粒的太阳能电池背面电极用无铅环保银浆 料。将银浆通过印刷方。
3、式印刷在基体上， 使用快 速烧结炉烧结， 峰值温度在 860920 度， 峰值温 度烧结时间 24 秒钟 ； 以形成太阳能电池的背 电极。其优点为 ： 在电极与基材的结合方面以及 焊接性方面表现优秀， 欧姆接触电阻较低， 附则力 好， 并且不含有目前 ROSH 禁止的有害元素， 无铅 环保， 成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 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 (10)申请公布号 CN 103093861 A CN 103093861 A *CN103093861A* 1/1 页 2 1. 一种硅太阳能电池。
4、背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在于 ： 其制备原料包 含 ： a） 4555 重量份的银粉， 银粉为特选粒径形状的多种银粉混合体， 其中特选粒径形状 包含平均粒径为 0.5-1.0um 的不定型结晶银粉， 其震实密度 3-5g/cm3； 平均粒径为 1.0-3um 厚片状单分散银粉， 径厚比20， 震实密度2-4g/cm3； 平均粒径2-5um的晶状单分散银粉 ； 以 上银粉按照重量比1:1:1或2:3:5通过机械混合均匀， 可以在浆料烧结过程中充分熔融， 相 互交联， 达到很低的体电阻目标 ； b） 515 重量份的金属氧化物， 金属氧化物为 Bi2O3， ZnO， SbO， In。
5、2O3， CuO， Ti2O3， ZrO 的 一种或几种混合 ； c） 15 重量份的玻璃粉， 玻璃粉中不含有铅， 镉等 ROSH 禁止成分 ； d） 2030 重量份的有机载体 ； 其制备步骤包括 ： 步骤 A ： 配制有机载体 ； 步骤 B ： 玻璃粉选用 ； 步骤 C ： 导电银粉选用 ； 步骤 D ： 将原料按照上述比例使用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 形成均匀无 颗粒的太阳能电池背面电极用无铅环保银浆料。 2. 根据权利要求 1 所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在 于 ： 所述的有机载体选用一般在太阳能电池电极浆料中使用的有机载体， 其树脂成分选用 丙。
6、烯酸脂树脂， 乙基纤维素， 硝化纤维素等树脂， 优选乙基纤维素 ； 有机载体中溶剂可选用 丁基卡必醇， 丁基卡必醇醋酸酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 松油醇， 乙二醇苯醚， 乙二醇丁醚， 乙 二醇乙醚， 邻苯二甲酸二丁酯， 丙烯酸羟乙酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 甲基丙烯酸羟乙酯等溶 剂， 可以单独使用或者两种三种混合使用。 3. 根据权利要求 1 所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在 于 ： 所述的玻璃粉选用 SiO2Bi2O3ZnOB2O3为主要体系的无铅玻璃粉， 软化点在 500 700 度 ； 通过 325 目筛网过滤， 平均粒度要求 13um。 4.一种如权利要求1或2。
7、或3所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料 的应用， 其特征在于 ： 将银浆通过印刷方式印刷在基体上， 使用快速烧结炉烧结， 峰值温度 在 860920 度， 峰值温度烧结时间 24 秒钟 ； 以形成太阳能电池的背电极。 权 利 要 求 书 CN 103093861 A 2 1/5 页 3 硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料及其应用 技术领域 0001 本发明涉及硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料及其应用。 背景技术 0002 近年来， 光伏发电作为一种绿色环保无公害的可再生能源， 受到各国普遍重视， 其 中晶体硅太阳能电池在整个光伏发电中占到超过 90% 的比例， 。
8、而中国的产量逐年递增。作 为硅太阳能电池电极用的银浆需求量也非常巨大。目前国内使用的银浆大部分依靠进口， 而且随着国际银价走高， 银浆使用费用所占太阳能电池中的制造成本比例也大幅提高。为 了降低太阳能电池制造成本， 早日达到太阳能电力平价上网的目标， 降低成本已经是大势 所趋。而且从 2006 年 7 月开始， 电子元件用得导电银浆已经按照欧洲 ROSH 要求实现无铅 化， 而太阳能电池电极用的银浆目前还未实现无铅化。 同时， 硅太阳能电池银电极要求非常 短的时间烧结还原 （一般整个烧结周期 90120 秒， 峰值烧结时间仅 13 秒） ， 因此在如此 短的烧结还原时间内， 如何使较低银含量的。
9、银浆与硅基体良好结合形成优异的欧姆接触， 以及具备很好的焊锡焊接性能也是太阳电池用银浆面临的主要问题。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料及 其应用， 它主要解决现有技术中所存在的的技术问题， 其优点为 ： 在电极与基材的结合方面 以及焊接性方面表现优秀， 欧姆接触电阻较低， 附则力好， 并且不含有目前 ROSH 禁止的有 害元素， 无铅环保， 成本低。 0004 为解决上述技术问题， 本发明是这样实现的 ： 0005 一种硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在于 ： 其制备原料 包含 ： 0006 a） 4555 重量份的银。
10、粉， 银粉为特选粒径形状的多种银粉混合体， 其中特选粒 径形状包含平均粒径为 0.5-1.0um 的不定型结晶银粉， 其震实密度 3-5g/cm3； 平均粒径为 1.0-3um厚片状单分散银粉， 径厚比20， 震实密度2-4g/cm3； 平均粒径2-5um的晶状单分散 银粉 ； 以上银粉按照重量比1:1:1或2:3:5通过机械混合均匀， 可以在浆料烧结过程中充分 熔融， 相互交联， 达到很低的体电阻目标 ； 0007 b） 515 重量份的金属氧化物， 金属氧化物为 Bi2O3， ZnO， SbO， In2O3， CuO， Ti2O3， ZrO 的一种或几种混合 ； 0008 c） 15 重量。
11、份的玻璃粉， 玻璃粉中不含有铅， 镉等 ROSH 禁止成分 ； 0009 d） 2030 重量份的有机载体 ； 0010 其制备步骤包括 ： 0011 步骤 A ： 配制有机载体 ； 0012 步骤 B ： 玻璃粉选用 ； 0013 步骤 C ： 导电银粉选用 ； 说 明 书 CN 103093861 A 3 2/5 页 4 0014 步骤 D ： 将原料按照上述比例使用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 形成均 匀无颗粒的太阳能电池背面电极用无铅环保银浆料。 0015 所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在于 ： 所述的有 机载体选用一般在太阳能电池电极浆料中使用的有机。
12、载体， 其树脂成分选用丙烯酸脂树 脂， 乙基纤维素， 硝化纤维素等树脂， 优选乙基纤维素 ； 有机载体中溶剂可选用丁基卡必醇， 丁基卡必醇醋酸酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 松油醇， 乙二醇苯醚， 乙二醇丁醚， 乙二醇乙醚， 邻 苯二甲酸二丁酯， 丙烯酸羟乙酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 甲基丙烯酸羟乙酯等溶剂， 可以单独 使用或者两种三种混合使用。 0016 所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在于 ： 所述的玻 璃粉选用 SiO2Bi2O3ZnOB2O3为主要体系的无铅玻璃粉， 软化点在 500700 度 ； 通过 325 目筛网过滤， 平均粒度要求 13um。 0017 一种如。
13、上所述的硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料的应用， 其特征 在于 ： 将银浆通过印刷方式印刷在基体上， 使用快速烧结炉烧结， 峰值温度在 860920 度， 峰值温度烧结时间 24 秒钟 ； 以形成太阳能电池的背电极。 0018 使用本发明制作的太阳能电池背电极， 其和基片的附则力优异， 焊接性好， 电极不 含 ROSH 禁止物质。 0019 本发明的优点为 ： 由于使用不同颗粒及形状之银粉按比例混合， 空隙填充率高， 有 利于在烧结时不同形状粒径的银粉相互熔融合并， 并且使用部分细小粒径银粉有利于烧结 时银硅合金相形成， 因此本发明所制浆料在电极与基材的结合方面以及焊接性方面表现优 。
14、秀， 欧姆接触电阻较低， 附则力好。同时所有使用的原材料中均不含有目前 ROSH 禁止的有 害元素， 因此所制成浆料为无铅环保产品。 通过降低贵金属银含量， 所得产品成本明显低与 目前市场正常使用产品。 具体实施方式 0020 本发明公开了一种硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆料， 其特征在 于 ： 其制备原料包含 ： 0021 a） 4555 重量份的银粉， 银粉为特选粒径形状的多种银粉混合体， 其中特选粒 径形状包含平均粒径为 0.5-1.0um 的不定型结晶银粉， 其震实密度 3-5g/cm3； 平均粒径为 1.0-3um厚片状单分散银粉， 径厚比20， 震实密度2-4g/cm3；。
15、 平均粒径2-5um的晶状单分散 银粉 ； 以上银粉按照重量比1:1:1或2:3:5通过机械混合均匀， 可以在浆料烧结过程中充分 熔融， 相互交联， 达到很低的体电阻目标 ； 0022 b） 515 重量份的金属氧化物， 金属氧化物为 Bi2O3， ZnO， SbO， In2O3， CuO， Ti2O3， ZrO 的一种或几种混合 ； 0023 c） 15 重量份的玻璃粉， 玻璃粉中不含有铅， 镉等 ROSH 禁止成分 ； 0024 d） 2030 重量份的有机载体 ； 0025 其制备步骤包括 ： 0026 步骤 A ： 配制有机载体 ； 0027 步骤 B ： 玻璃粉选用 ； 0028 步。
16、骤 C ： 导电银粉选用 ； 说 明 书 CN 103093861 A 4 3/5 页 5 0029 步骤 D ： 将原料按照上述比例使用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 形成均 匀无颗粒的太阳能电池背面电极用无铅环保银浆料。 0030 所述的有机载体选用一般在太阳能电池电极浆料中使用的有机载体， 其树脂成分 选用丙烯酸脂树脂， 乙基纤维素， 硝化纤维素等树脂， 优选乙基纤维素 ； 有机载体中溶剂可 选用丁基卡必醇， 丁基卡必醇醋酸酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 松油醇， 乙二醇苯醚， 乙二醇丁 醚， 乙二醇乙醚， 邻苯二甲酸二丁酯， 丙烯酸羟乙酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 甲基丙烯酸羟乙酯 等溶剂，。
17、 可以单独使用或者两种三种混合使用。 0031 所述的玻璃粉选用 SiO2Bi2O3ZnOB2O3为主要体系的无铅玻璃粉， 软化点在 500700 度 ； 通过 325 目筛网过滤， 平均粒度要求 13um。 0032 使用本发明方法制成的太阳能电池背面电极用无铅环保银浆料， 优选使用 Brookfield BVII+ 型粘度计， 粘度范围 50150kcps。 0033 此外， 本发明提供的使用了该无铅环保浆料的太阳能电池的背电极形成方法， 其 特征为在镀好膜的硅片背面使用丝网印刷方式印刷背面电极图形， 在 150250 度烘干， 然后 再印刷铝背场和正面电极后一起在快速烧结炉中烧结， 峰值。
18、温度在 860920 度， 峰值温度 烧结时间 24 秒。 0034 以下通过一些实施例来进一步介绍本发明 ： 0035 实施列 1 0036 一种硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆制备方法以及使用了该无铅 环保浆料的太阳能电池的背电极形成方法， 它包括如下步骤 ： 0037 步骤 A ： 配制有机载体。有机载体可选用一般在太阳能电池电极浆料中使用的有 机载体， 其树脂成分可选用丙烯酸脂树脂， 乙基纤维素， 硝化纤维素等树脂， 优选乙基纤维 素 ； 有机载体中溶剂可选用丁基卡必醇， 丁基卡必醇醋酸酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 松油醇， 乙二醇苯醚， 乙二醇丁醚， 乙二醇乙醚， 邻苯二甲酸二丁。
19、酯， 丙烯酸羟乙酯， 丙二醇甲醚醋酸 酯， 甲基丙烯酸羟乙酯等溶剂， 可以单独使用或者两种三种混合使用。 0038 步骤 B ： 玻璃粉选用。本发明中玻璃粉选用 SiO2Bi2O3ZnOB2O3为主要体系的 无铅玻璃粉， 软化点在500700度 （优选600度） ； 通过325目筛网过滤， 平均粒度要求3um。 0039 步骤 C ： 导电银粉选用。银粉为特选粒径形状的多种银粉混合体， 其中特选粒径形 状包含平均粒径为0.5um的不定型结晶银粉， 其震实密度5g/cm3； 平均粒径为3um厚片状单 分散银粉， 径厚比 20， 震实密度 （tap density） 2g/cm3； 平均粒径 5u。
20、m 的晶状单分散银粉， 以上银粉按照重量比 1:1:1 比例通过机械混合均匀， 可以在浆料烧结过程中充分熔融， 相 互交联， 达到很低的体电阻目标。 0040 步骤 D ： 将上述原料按照 ： 银粉 55 重量份， 金属氧化物 5 重量份 （金属氧化物为 Bi2O3， ZnO， SbO， In2O3， CuO， Ti2O3， ZrO 的一种或几种混合） ， 玻璃粉 5 重量份， 有机载体 30 重 量份比列使用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 均匀无颗粒的太阳能电池背面电极用 无铅环保银浆料。 0041 步骤 E ： 在镀好膜的 125*125mm 单晶硅片背面使用丝网印刷方式印刷背面电极图。
21、 形， 在 250 度烘干， 然后再印刷铝背场和正面电极后一起在快速烧结炉中烧结， 峰值温度在 860 度， 峰值温度烧结时间 2 秒， 制成单晶太阳能电池片。 0042 实施列 2 说 明 书 CN 103093861 A 5 4/5 页 6 0043 一种硅太阳能电池背面电极用低成本无铅环保银浆制备方法以及使用了该无铅 环保浆料的太阳能电池的背电极形成方法， 它包括如下步骤 ： 0044 步骤 A ： 配制有机载体。有机载体可选用一般在太阳能电池电极浆料中使用的有 机载体， 其树脂成分可选用丙烯酸脂树脂， 乙基纤维素， 硝化纤维素等树脂， 优选乙基纤维 素 ； 有机载体中溶剂可选用丁基卡必。
22、醇， 丁基卡必醇醋酸酯， 丙二醇甲醚醋酸酯， 松油醇， 乙二醇苯醚， 乙二醇丁醚， 乙二醇乙醚， 邻苯二甲酸二丁酯， 丙烯酸羟乙酯， 丙二醇甲醚醋酸 酯， 甲基丙烯酸羟乙酯等溶剂， 可以单独使用或者两种三种混合使用。 0045 步骤 B ： 玻璃粉选用。本发明中玻璃粉选用 SiO2Bi2O3ZnOB2O3为主要体系的 无铅玻璃粉， 软化点在500700度 （优选600度） ； 通过325目筛网过滤， 平均粒度要求1um。 0046 步骤 C ： 导电银粉选用。银粉为特选粒径形状的多种银粉混合体， 其中特选粒径形 状包含平均粒径为1.0um的不定型结晶银粉， 其震实密度3g/cm3； 平均粒径为。
23、1.0um厚片状 单分散银粉， 径厚比 20， 震实密度 4g/cm3； 平均粒径 2um 的晶状单分散银粉， 以上银粉按照 重量比 2 ： 3 ： 5 比例通过机械混合均匀， 可以在浆料烧结过程中充分熔融， 相互交联， 达到很 低的体电阻目标。 0047 步骤 D ： 将上述原料按照 ： 银粉 45 重量份， 金属氧化物 15 重量份 （金属氧化物为 Bi2O3， ZnO， SbO， In2O3， CuO， Ti2O3， ZrO 的一种或几种混合） ， 玻璃粉 1 重量份， 有机载体重量 20 份比列使用搅拌器和三滚研磨机碾磨成外观细腻， 均匀无颗粒的太阳能电池背面电极用 无铅环保银浆料。 。
24、0048 步骤 E ： 在镀好膜的 156*156mm 多晶硅片背面使用丝网印刷方式印刷背面电极图 形， 在 150 度烘干， 然后再印刷铝背场和正面电极后一起在快速烧结炉中烧结， 峰值温度在 920 度， 峰值温度烧结时间 4 秒， 制成多晶太阳能电池片。 0049 对比列 1 0050 使用外国进口非环保含铅太阳能背面电极银浆， 在镀好膜的 125*125mm 单晶硅片 背面使用丝网印刷方式印刷背面电极图形， 在 250 度烘干， 然后再印刷铝背场和正面电极 后一起在快速烧结炉中烧结， 峰值温度在 860 度， 峰值温度烧结时间 2 秒， 制成单晶太阳能 电池片。 0051 对比列 2 0。
25、052 使用外国进口非环保含铅太阳能背面电极银浆， 在镀好膜的 156*156mm 多晶硅片 背面使用丝网印刷方式印刷背面电极图形， 在 150 度烘干， 然后再印刷铝背场和正面电极 后一起在快速烧结炉中烧结， 峰值温度在 920 度， 峰值温度烧结时间 4 秒， 制成多晶太阳能 电池片。 0053 对上述实施列1， 2和对比列1， 2制成的太阳能电池片进行开路电压 （Voc） ， 短路电 流 （Isc） ， 转化效率 （Eff） ， 填充因子 （FF） ， 功率 （Pmax） ， 电极附则力进行测试， 测试数据见 表 1， 表 2。 0054 表 1 0055 说 明 书 CN 103093861 A 6 5/5 页 7 0056 表 2 0057 0058 通过所述实施列与对比列比较， 使用本发明的硅太阳能电池背面电极用低成本无 铅环保银浆制备方法以及使用了该无铅环保浆料的太阳能电池的背电极形成方法制备的 太阳能电池性能优于对比列， 而且使用本发明的浆料单片使用量降低 20% 以上， 使用成本 大幅度下降。并且使用本发明的浆料不含有 ROSH 禁止物质， 属于环保产品。 0059 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用来限定本发明的实施范围。即凡 依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰， 都应为本发明的技术范畴。 说 明 书 CN 103093861 A 7 。