3银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池

10 申请公布号 CN 102136308 A43 申请公布日 2011.07.27CN102136308A*CN102136308A*21 申请号 201010555331.322 申请日 2010.11.23H01B 1/22 2006.01H01L 31/0224 2006.0171 申请人 湖南威能新材料科技有限公司地址 410013 湖南省长沙市银盆南路 319 号高新区火炬城 M3组团 3 栋 4 楼72 发明人 张海旺 张金玲 周华 刘继宇甘卫平 郭桂全 向锋 甘景豪74 专利代理机构 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112代理人 罗建民 张天舒54 发明名称银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池57 摘要本发明公开了一种太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池。该有机载体各组分的重量百分含量为溶剂60 ～ 75％、 增稠剂 1 ～ 10％、 触变剂 0.3 ～ 5％、表面活性剂 1 ～ 5％、 增塑剂 10 ～ 30％。该有机载体的制备方法为 首先称取各种原料， 然后将各种助剂分别加入到溶剂中， 加热并搅拌使其全部溶解。 本发明有机载体具有合适的粘度、 制备工艺简单， 用其制备的浆料有适宜的粘度、 细度、 流平性、 触变性和化学稳定性， 其浆料在电池基板上经丝网印刷和烧结后的电池板正面电极及栅线厚膜厚度可达 20 微米以上， 使制备的电极和栅线厚膜获得较大的高宽比。51Int.Cl.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1/1 页21. 一种太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体， 其特征在于包括溶剂和助剂， 所述的助剂包括增稠剂、 触变剂、 表面活性剂、 增塑剂， 各组分的重量百分含量为溶剂60 ～ 75％、 增稠剂 1 ～ 10％、 触变剂 0.3 ～ 5％、 表面活性剂 1 ～ 5％、 增塑剂 10 ～ 30％。2. 根据权利要求 1 所述的有机载体， 其特征在于溶剂为松油醇、 丁基卡必醇、 丁基卡必醇醋酸酯中的一种或几种的组合。3. 根据权利要求 1 所述的有机载体， 其特征在于增稠剂为乙基纤维素。4. 根据权利要求 1 所述的有机载体， 其特征在于触变剂为蓖麻油、 氢化蓖麻油、 气相二氧化硅、 有机膨润土中的一种或几种的组合。5. 根据权利要求 1 所述的有机载体， 其特征在于表面活性剂为油酸、 司班 85、 卵磷脂中的一种或几种的组合， 增塑剂为柠檬酸三丁酯、 邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种的组合。6. 一种制备权利要求 1-5 之一所述的太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体的方法， 包括以下步骤 1 按有机载体各组分的重量百分含量称取各种原料 ；2 将各种助剂分别加入到溶剂中 ；3 将步骤 2 所得的混合物进行加热， 使其各种助剂全部溶解在溶剂中， 即得到所需的有机载体。7. 根据权利要求 6 所述的制备方法， 其特征在于步骤 3 所述将步骤 2 所得的混合物进行加热是将该混合物置于容器中水浴加热， 温度为 50 ～ 70℃， 并充分搅拌， 搅拌速度为 60 ～ 120 转 / 分钟， 搅拌时间为 90 ～ 120 分钟， 使其各种助剂在溶剂中全部溶解。8. 一种含有权利要求 1-5 之一所述有机载体的太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料， 其特征在于该导电银浆料还包括有银粉、 玻璃粉、 添加剂这些固粉， 其重量百分含量为 有机载体 10 ～ 20％， 固粉 80 ～ 90％。9. 根据权利要求 8 所述的导电银浆料， 其特征在于该导电银浆料具有适于调配浆料的粘度、 流平性和触变性， 用其制备的浆料具有适宜的细度和化学稳定性， 其粘度为 170 ～210Pa s， 流平性为 25℃， 2 ～ 3min， 触变性好， 电极和栅线厚膜高宽比为 0.25 ～ 0.28 ， 细度 5 ～ 10μ m。10. 一种含权利要求 8或 9 所述导电银浆料制造的太阳能电池， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 其厚膜厚度可达20 微米及 20 微米以上， 电极和栅线厚膜高宽比为 0.25 ～ 0.28 ， 使制备的电极和栅线获得较大的高宽比。权 利 要 求 书CN 102136308 A1/5 页3银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池 技术领域[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域， 具体涉及一种太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池。背景技术[0002] 太阳能是一种绿色能源， 因其无污染、 取之不竭、 不受地域资源限制等优点而越来越受到人们的重视， 所以太阳能电池应运而生了。太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件， 在光照的条件下太阳能电池会产生电流， 通过栅线和电极将电收集起来并传输出去。太阳能电池正、 背面电极及栅线都是由导电银浆料通过高速高精度的丝网印刷、 低温烘干、 高温烧结等工艺而制成的。[0003] 导电银浆料主要由导电相、 粘结相和有机载体组成， 导电相常用银粉， 粘结相一般采用玻璃粉， 在高温烧结时熔化， 在银粉和硅基底之间形成欧姆接触。[0004] 有机载体是溶解于有机溶剂的聚合物溶液， 它是导电相和粘结相微粒的运载体，起着控制浆料的流变特性， 调节浆料的粘稠度， 将使固体形态的导电相、 粘结相和其他作用的固体微粒混合物均匀地包裹起来分散成具有流体特性的浆料， 使得导电银浆料不容易产生沉淀和氧化， 以便于高速高精度地印刷到基板上， 形成所需的导电图案。 有机载体主要由有机溶剂和增稠剂组成， 为了提高浆料的操作性能， 还可加入一些其他助剂 ； 因此溶剂及各种助剂的选择和配方就显得格外重要。关于太阳能电池浆料的有机载体， 中国专利申请号200810025430.3、 发明名称 高粘度太阳能电池正面银浆及其制备方法， 介绍了一种制备银浆所用的有机载体， 该有机载体由有机溶剂和有机添加剂配制而成， 其有机添加剂中由用作流变剂的蓖麻油、 用作增稠剂的乙基纤维素、 邻苯二甲酸二丁酯、 丙烯酸树酯或聚丁烯醇缩丁醛中的一种或它们的组合组成。该有机载体用于配制高粘度的太阳能电池正面银浆，粘度达到 220-300Pa.s ， 这种高粘度的银浆料虽然能使印刷的太阳能正面电极不容易坍塌，但由于粘度高后不容 易印刷， 影响印刷速度， 降低生产效率。发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述缺陷， 提供一种太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体及其制备方法和含该有机载体的银浆料及含该银浆料制造的太阳能电池， 用该有机载体配制的银浆料粘度适中， 印刷性能好， 不容易产生沉淀和氧化， 烧结后所得的电极及栅线具有大的高宽比。[0006] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是该太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体， 包括溶剂和助剂， 所述的助剂包括增稠剂、 触变剂、 表面活性剂、 增塑剂，各组分的重量百分含量为溶剂 60～ 75％、 增稠剂 1 ～ 10％、 触变剂 0.3 ～ 5％、 表面活性剂1 ～ 5％、 增塑剂 10 ～ 30％。说 明 书CN 102136308 A2/5 页4[0007] 有机载体中溶剂是溶解有机载体里的其它物质， 使其成为流体 ； 加入增稠剂是为了增大粘度， 不使其流淌 ； 加入触变剂是为增加触变性， 使印刷的电极具有较大的高宽比 ；为了改善其与固粉的润湿性， 加入适量的表面活性剂 ； 加入增塑剂是使其有更好的塑性， 便于印刷。有机载体是一个复杂体系， 必须使用多种助剂和适宜的配比， 才能使其具有良好的流平性、 触变性、 印刷性， 使性能达到所需的要求。 本发明在溶剂中同时加入增稠剂、 触变剂、 表面活性剂、 增塑剂， 协同作用效果好， 有利于同时改善了有机载体流平性和触变性， 对固粉的润湿性， 所配制浆料的印刷性， 制备的电池电极和栅线厚膜获得较大的高宽比， 使电池具有更高的光电转化效率。[0008] 优选的是溶剂为松油醇、 丁基卡必醇、 丁基卡必醇醋酸酯中的一种或几种的组合。[0009] 优选的是增稠剂为乙基纤维素。[0010] 优选的是触变剂为蓖麻油、 氢化蓖麻油、 气相二氧化硅、 有机膨润土中的一种或几种的组合。[0011] 优选的是表面活性剂为油酸、 司班 85、 卵磷脂中的一种或几种的组合， 增塑剂为柠檬酸三丁酯、 邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种的组合。[0012] 本发明制备以上所述太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体的方法，包括以下步骤 [0013] 1. 按有机载体各组分的重量百分含量称取各种原料， 即按各组分的质量百分含量为溶剂 60 ～ 75％、 增稠剂 1 ～ 10％、 触变剂 0.3 ～ 5％、 表面活性剂 1 ～ 5％、 增塑剂 10 ～30％称取各种原料 ；[0014] 2. 将各种助剂分别加入到溶剂中 ；[0015] 3. 将步骤 2 所得的混合物进行加热， 使其各种助剂全部溶解在溶剂中， 即得到所需的有机载体。[0016] 优选的是步骤 3 所述将步骤 2 所得的混合物进行加热是将该混合物置于容器中水浴加热， 温度为 50 ～ 70℃， 并充分搅拌， 搅拌速度为 60 ～ 120 转 / 分钟， 搅拌时间为 90 ～120 分钟， 使其各种助剂在溶剂中全部溶解。[0017] 本发明一种含有以上所述有机载体的太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料， 该导电银浆料还包括有银粉、 玻璃粉、 添加剂这些固粉 固粉中的原料和配制按现有技术 ，其重量百分含量为 有机载体 10 ～ 20％， 固粉 80 ～ 90％。[0018] 优选的是该导电银浆料具有适于调配浆料的粘度、 流平性和触变性， 用其制备的浆料具有适宜的细度和化学稳定性， 其粘度为 170 ～ 210Pa s， 流平性为 25℃， 2 ～ 3min，触变性好， 能使电极和栅线厚膜高宽比为 0.25 ～ 0.28 ， 细度 5 ～ 10μ m， 化学稳定性好，保存可达 6 个月以上。[0019] 本发明一种含以上所述导电银浆料制造的太阳能电池， 用该导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 即用以上所述的导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 其厚膜厚度可达 20 微米及20 微米以上， 电极和栅线厚膜高宽比为 0.25 ～ 0.28 ， 使制备的电极和栅线获得较大的高宽比。[0020] 本发明的有机载体的优点为 通过优化太阳能电池正银浆料用有机载体的粘度、触变性和流平性， 具有合适的粘度， 制备工艺简单， 适于调配浆料的粘度、 流平性和触变性，说 明 书CN 102136308 A3/5 页5用其制备的导电银浆料有适宜的粘度、 细度、 流平性、 触变性和化学稳定性， 其浆料在电池基板上经丝网印刷和烧结后的厚膜厚度可达 20 微米以上。制备的太阳能电池片的电极和栅线厚膜获得较大的高宽比， 同时能获得较传统太阳能电池更高的光电转换效率。具体实施方式[0021] 本发明太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料用有机载体， 各组分的重量百分含量为溶剂 60 ～ 75％、 增稠剂 1～ 10％、 触变剂 0.3 ～ 5％、 表面活性剂 1 ～ 5％、 增塑剂 10～30％。 溶剂采用松油醇、 邻苯二甲酸二丁酯、 丁基卡必醇中的一种或几种的组合。 增稠剂采用乙基纤维素。触变剂采用蓖麻油、 氢化蓖麻油、 气相二氧化硅、 有机膨润土中的一种或几种。表面活性剂采用油酸、 司班 85、 卵磷脂中的 一种或几种的组合。增塑剂采用柠檬酸三丁酯、 邻苯二甲酸二辛酯中的一种或两种的组合。[0022] 所述的有机载体的配制方法为 首先称取各种原料， 然后将各种助剂分别加入到溶剂中， 将有机载体置于容器中水浴加热， 温度为 50 ～ 70℃， 并充分搅拌， 搅拌速度为 60～120 转 / 分钟， 搅拌时间为 90 ～ 120 分钟， 使其全部溶解， 即得到所需的有机载体。[0023] 用所得到的有机载体制备太阳能电池正面电极及栅线导电银浆料， 是将本发明的有机载体与固粉 包括银粉、 玻璃粉、 添加剂的固体粉料 混合配制成浆料， 按重量百分含量为 有机载体 10 ～ 20％， 固粉 80 ～ 90％。测定其粘度， 控制粘度为 170 ～ 210Pas ， 通过改变有机载体或固粉的含量来调节粘度。[0024] 用本发明所制得的导电银浆料料制造太阳能电池， 用该导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 即用以上所述的导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 该浆料经印刷烧结后测试电极的烧结膜厚， 其厚膜厚度可达 20 微米及 20 微米以上， 电极和栅线厚膜高宽比为 0.25 ～0.28 ， 并测试电池的电性能， 太阳能电池的光电转换效率达到 17.5 ％及以上。[0025] 以下结合本发明的非限定实施例， 对本发明作进一步的详细描述。[0026] 实施例 1 [0027] 按表 1 的配方配制有机载体 100g。称取溶剂松油醇 70g、 然后依次增稠剂乙基纤维素 5g、 触变剂氢化蓖麻油 2g、 表面活性剂司班 85 3g、 增塑剂邻苯二甲酸二丁酯 20g加入到溶剂中， 该混合物置于容器中水浴加热， 于 60℃水浴加热， 并以 60转 / 分钟的速度搅拌， 使其全部溶解， 得到有机载体。然后用 16wt％有机载体与 84wt％的固粉 其中固粉为80wt％的银粉， 3wt％的铅硼硅酸盐玻璃粉、 1wt％的二氧化钛添加剂 配制成浆料， 该浆料有适宜的粘度， 粘度为 180Pa s10rpm， 25℃ ， 印刷性能优良， 满足 325 目不锈钢网板的高速高分辨率丝网印刷要求， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 用其制备的太阳能电池片正银厚膜达 20 微米， 电极和栅线厚膜高宽比 0.25 ， 制备的太阳能电池光电转换效率达到 17.5 ％。[0028] 注 所用的铅硼硅酸盐玻璃粉为中国专利申请号 200910304311.6， 发明名称 “ 太阳能电池正面电极用导电体浆料及其制备工艺 ” 中的 Pb-B-Si-Zn-Ti-Al-O 系玻璃粉，其主要成分在玻璃粉中所占重量百分比为 PbO 50-70％、 B2O3 2-5 ％、 SiO2 20-30％、 ZnO 1-5 ％、 TiO 0.1-3 ％、 Al 2O3 2-5 ％。本实施例中铅硼硅酸盐玻璃粉是用 PbO 64.9 ％、 B2O33.5 ％、 SiO2 24.8 ％、 ZnO 2.7 ％、 TiO 0.7 ％、 Al 2O3 3.4 ％制造出来的。说 明 书CN 102136308 A4/5 页6[0029] 实施例 2 [0030] 按表 1 的配方配制有机载体 100g。称取溶剂丁基卡必醇 65g、 然后依次增稠剂乙基纤维素 4g、 触变剂气相二氧化硅 3g、 表面活性剂卵磷脂 4g、 增塑剂柠檬酸三丁酯 24g加入到溶剂中， 于 60℃水浴加热， 并以 60 转 / 分钟的速度搅拌， 使其全部溶解， 用 16wt％有机载体与 84wt％的固粉 其中固粉为 80wt％的银粉， 3wt％的铅硼硅酸盐玻璃粉、 1wt％的二氧化钛添加剂 配制成浆料， 该浆料有适宜的粘度， 粘度为 191Pa s10rpm， 25℃ ， 印刷性能优良， 满足 325 目不锈钢网板的高速高分辨率丝网印刷要求， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 用其制备的太阳能电池片正银厚膜达 21 微米， 电极和栅线厚膜高宽比 0.26 ， 制备的太阳能电池光电转换效率达到 17.8 ％。[0031] 注 所用的铅硼硅酸盐玻璃粉与实施例 1 中相同。[0032] 实施例 3 [0033] 按表 1 的配方配制有机载体 100g。称取溶剂丁基卡必醇醋酸酯 60g、 然后依次增稠剂乙基纤维素 3g、 触变剂有机膨润土 4g、 表面活性剂油酸 5g、 增塑剂邻苯二甲酸二丁酯 28g 加入到溶剂中， 于 60℃水浴加热， 并以 60 转 / 分钟的速度搅拌， 使其全部溶解，用 16wt％有机载体与 84wt％的固粉 其中固粉为 80wt％的银粉， 3wt％的铅硼硅酸盐玻璃粉、 1wt％的二氧化钛添加剂 配制成浆料， 该浆料有适宜的粘度， 粘度为 203Pa s10rpm ，25℃ ， 印刷性能优良， 满足 325 目不锈钢网板的高速高分辨率丝网印刷要求， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 用其制备的太阳能电池片正银厚膜达 22 微米， 电极和栅线厚膜高宽比 0.28 ， 制备的太阳能电池光电转换效率达到 18.2 ％。[0034] 注 所用的铅硼硅酸盐玻璃粉与实施例 1 中相同。[0035] 实施例 4 [0036] 按表 1 的配方配制有机载体 100g。称取溶剂 松油醇 36g、 丁基卡必醇 36g， 然后依次增稠剂乙基纤维素 10g、 触变剂氢化蓖麻油 0.3g 、 表面活性剂 司班 85 和卵磷脂各0.5g 共 1g、 增塑剂 邻苯二甲酸二丁酯 8.7g 、 柠檬酸三丁酯 8g 加入到溶剂中， 于 60℃水浴加热， 并以 60转 / 分钟的速度搅拌， 使其全部溶解， 用 16wt％有机载体与 84wt％的固粉 其中固粉为 80wt％的银粉， 3wt％的铅硼硅酸盐玻璃粉、 1wt％的二氧化钛添加剂 配制成浆料， 该浆料有适宜的粘度， 粘度为 203Pa s10rpm， 25℃ ， 印刷性能优良， 满足 325目不锈钢网板的高速高分辨率丝网印刷要求， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 用其制备的太阳能电池片正银厚膜达 22 微米，电极和栅线厚膜高宽比 0.28 ， 制备的太阳能电池光电转换效率达到 18.2 ％。[0037] 注 所用的铅硼硅酸盐玻璃粉与实施例 1 中相同。[0038] 实施例 5 [0039] 按表 1 的配方配制有机载体 100g。称取溶剂 松油醇 36g、 丁基卡必醇醋酸酯 39g， 然后依次增稠剂乙基纤维素 8g， 触变剂气相二氧化硅 3g、 有机膨润土 2g， 表面活性剂卵磷脂 2g、 增塑剂柠檬酸三丁酯 5g、 邻苯二甲酸二丁酯 5g， 加入到溶剂中， 于 60℃水浴加热， 并以 60转 / 分钟的速度搅拌， 使其全部溶解， 用 16wt％有机载体与 84wt％的固粉 其中固粉为 80wt％的银粉， 3wt％的铅硼硅酸盐玻璃粉、 1wt％的二氧化钛添加剂 配制成浆说 明 书CN 102136308 A5/5 页7料， 该浆料有适宜的粘度， 粘度为 191Pa s10rpm ， 25℃ ， 印刷性能优良， 用该导电银浆料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线， 满足 325目不锈钢网板的高速高分辨率丝网印刷要求， 用其制备的太阳能电池片正银厚膜达 21 微米， 电极和栅线厚膜高宽比 0.26 ， 制备的太阳能电池光电转换效率达到 17.8 ％。[0040] 注 所用的铅硼硅酸盐玻璃粉与实施例 1 中相同。[0041] 表 1 实施例中的有机载体配方及性能指标[0042] 说 明 书CN 102136308 A