[发明专利]太阳能电池正面电极用无铅银导体浆料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池正面电极用无铅的银导体浆料及其制备工艺。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁型能源，随着煤炭，石油等不可再生能源的日益枯竭，开发、利用太阳能成为近些年的热点。太阳能电池是将太阳能转变电能的一种半导体器件，它将成为利用太阳能的重要手段之一。

太阳能电池按照材料不同可以分为很多不同的种类，如晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、化合物半导体薄膜太阳能电池和光电化学太阳能电池等。目前晶体硅太阳能电池是市场上的主导产品，它的光电转换效率较高。晶体硅太阳能电池的基本结构由p型硅基板，n型层，减反射膜(TiO2，SiO2或Si3N4)，正面银电极，铝背场电极和背面银电极组成。其中正面的银电极是将银浆料通过丝网印刷在减反射膜上形成的。银导体浆料包括银粉，玻璃粉，有机载体和添加剂，浆料性能的好坏将严重影响太阳能电池的电性能和机械性能。

银粉是银浆料的导电相，它决定了浆料的电性能和机械性能。太阳能电池电极浆料中银粉的粒度和形貌要求比较高，片状银粉的粒度一般较大，在浆料丝网印刷的过程中很难通过网孔，因此太阳能电池浆料一般选用超细的球状银粉。玻璃粉是银浆料的粘结相，它必须能够在烧结后保证银和硅基板形成良好的接触，而且玻璃粉还影响银粉的烧结动力。有机载体是一种临时粘结剂，它决定浆料的工艺性能，如印刷性能，流平性，触变性等，有机载体在烧结时完全烧尽。

另外，为了降低电池的接触电阻以提高光电转换效率，需要在浆料中加入添加剂。

在专利CN101118932A中，提出了一种制作太阳能电池正面电极用导电浆料的方案，专利中，使用Si-B-Pb-O系玻璃粉作为无机粘结相。但是该玻璃粉体系中含有铅，铅属于有毒物质，它不仅对环境不利，又对人体健康有害。根据欧盟提出的RoHS及WEEE环保指令，无铅化是个必然的趋势。

在专利CN101295739A公布了一种无铅的太阳能电池正面电极用银导体浆料，专利中采用了多种有机添加剂改善了有机载体的印刷性能，使得浆料烧结后无裂痕、气泡，电极表面平整光滑。但所测得的浆料附着力较低，这是由于浆料的附着力主要是由玻璃粉的性质和含量决定的，有机载体的改善对附着力的好坏只起辅助作用，因此优化有机载体并不能从根本上提高浆料的附着力。

在专利CN101271929A公布了一种无铅的太阳能电池正面电极用银导体浆料，但是所配制浆料的方阻值较高，且只测得了浆料的部分性能，并没有给出其应用于太阳能电池后的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池正面电极用银导体浆料及其制作工艺，其中的玻璃粉体系不含有铅，以满足环保的要求。且该体系玻璃粉具有较低的软化点，能够在烧结后使银电极具有良好的附着力，并保证银电极与硅基板形成良好的接触。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种太阳能电池正面电极用无铅银导体浆料，其特征在于，包括占总重为65％～85％的银粉、占总重为2％～8％的无铅玻璃粉、占总重为10％～25％的有机载体和占总重为0.1％～3％的添加剂；所述的银粉的粒度范围为0.1μm～10μm，无铅玻璃粉为Si-B-BI-Al-Ti-Zn-O体系玻璃粉；有机载体包括有机溶剂、增稠剂、表面活性剂和稀释剂；其中有机溶剂为松油醇、柠檬酸三丁酯、松木油或卡必醇之一种或任意多种的混合物；增稠剂为乙基纤维素、丙烯酸酯或硝基纤维素之一种或任意多种的混合物；表面活性剂为硬脂酸盐；稀释剂为乙醇、醋酸盐或萜烯；其中有机溶剂占载体总重的65％～85％，增稠剂占载体总重的5％～15％，表面活性剂占载体总重的1％～10％；余量为稀释剂；所述的添加剂为树脂酸锌。

无铅玻璃粉的软化点为450℃～600℃；无铅玻璃粉的粒度范围为1～8μm；树脂酸锌的粒度范围为1～5μm。