[发明专利]一种无机玻璃粉及其制备方法、一种导电浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池导电浆料技术领域，尤其涉及一种无机玻璃粉及其制备方法，以及含有该无机玻璃粉的晶体硅太阳能电池导电浆料及其制备方法。

背景技术

导电浆料属于电子信息材料之一，同时也是制作晶体硅太阳能电池的主要辅助材料，在晶体硅太阳能电池材料成本中占有相当的比重。硅太阳能电池是一种取之不竭的绿色环保可再生能源，当前国际研究非常活跃。导电浆料的组成、制作、印刷以及烧结工艺都对太阳电池的性能有着很大的影响。导电浆料一般由导电材料，无机玻璃粉，有机载体混合研磨而成，浆料烧结后的残留物对硅基体材料的附着力的好坏是评价浆料性能的一个重要标准。目前，国际大公司以及我国的一些研究所和浆料制造厂家的产品，印刷在晶体硅太阳电池上，烧结时峰值温度一般在900℃左右，并且温度窗口很窄，获得的金属膜与硅基体的附着强度也不是很高。尤其是背面银浆，烧结后得到的金属银层，在其表面焊接互连条（焊带）后做拉力测试，其强度往往在3N（牛）以下，脱离层为金属银层和硅基层。至于背面铝导电浆料，虽然铝膜的附着力测试一般能达到行业标准，但其表面粗糙，在一定程度上影响后续的组件工艺，制得的电池光电转换效率也不高。

目前晶体硅太阳电池通用的导电浆料是由导电金属粉体、玻璃粉、有机载体等搅拌研磨而成。常用的导电粉体为银粉或者铝粉。导电浆料经过烘干烧结后，留在硅片上的则为金属与玻璃组成的无机混合体。金属粉熔融连接形成导电相。因此，在隧道炉的高温烧结阶段，玻璃粉首先熔融，对导电金属粉形成浸润，并填充入金属粉颗粒之间形成的空隙中。铋硼硅体系的玻璃在熔融时的表面张力一般在（200-300）*10^-3N/m，与熔融金属的表面张力相近。但是由于金属表面有时容易形成氧化物膜层（如铝粉），造成其表面张力急剧下降，因此熔融玻璃粉的表面张力大于金属表面张力，从而出现玻璃对金属的不润湿现象。

WO2003025945通过在浆料中添加0.1-10wt%的Fe₂O₃、FeO、MnO、Cu₂O这类氧化物，达到既可降低接触电阻，又能具有满足应用要求的电极玻璃强度的目的。但是这类氧化物中的金属离子属于过渡金属离子，在硅材料中的扩散速度很快，很容易在烧结时扩散入硅中，形成硅基体内的杂质能级，从而造成少子寿命的降低 ，因而电池光电转化效率降低。

CN1877864A公开了一种太阳电池铝导电浆料以及制备方法，该专利采用在铝浆料中添加金属In （铟）、Ga（镓）、TL（铊）功能元素来提高光电转化效率，采用该种浆料烧结后的电池片具有光电转化率高、导电性好，对硅基体附着牢固的特点。铝膜表面光滑，不起铝珠，不起疱，但该类金属粉体作为添加物，来源困难，价格昂贵，并且金属铊有剧毒，这样对降低浆料成本及操作人员的健康极为不利。

发明内容

本发明的目的是为了解决晶体硅太阳电池用导电浆料烧结后的膜层和硅基体附着力强度不高的问题，进一步提高金属膜层对硅的附着力，本发明提供了一种无机玻璃粉，其组分为MF_X-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂-ZnO，当X=2时，M为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一种或多种；当X=3时，M为Al、Ga、In中的一种或多种；当X=4时，M为Ti或Zr。金属氟化物在熔融状态下具有游离的氟离子，并且氟离子可作为网络破坏体而参与成键，导致熔融玻璃的密度降低，流动性增强，表面活性增大，因此对铝粉表面的氧化铝的润湿能力大大增强。

本发明还提供了上述无机玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将MF_X、Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、ZnO混合均匀后，预热，熔炼，水淬过滤得玻璃珠；步骤2，将步骤1得到的玻璃珠与氧化锆球、去离子水混合球磨，过滤，烘干，得无机玻璃粉。MF_X为金属氟化物，当X=2时，M为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn金属；当X=3时，M为Al、Ga、In金属；当X=4时，M为Ti或Zr金属。

本发明还提供了一种导电浆料，包括导电金属粉，无机玻璃粉，有机载体，其中，所述无机玻璃粉为本发明所提供的无机玻璃粉。

另外，本发明还提供了上述种晶体硅太阳能电池导电浆料的制备方法，包括步骤：将有机载体、无机玻璃粉、导电金属粉混合研磨，得所述导电浆料。