[发明专利]一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

玻璃粉在太阳能电池电子浆料中的质量分数一般可以达到5～12%，玻璃粉的性能直接影响太阳能电池产品的质量，如玻璃粉的软化温度影响到太阳能电池电子浆料中导电相的氧化，玻璃粉的膨胀系数影响到它与太阳能电池硅片的欧姆接触，玻璃粉的电阻率和介电性质则直接影响到太阳能电池产品的质量和寿命。

传统玻璃粉绝大多数都含铅较重，因含铅玻璃粉具有电阻大、介电损耗小、折射率和色散高，以及吸收高能辐射、软化温度低、化学稳定性好等一系列特性，广泛应用于电子浆料中的无机粘接剂。但是，铅对人类健康危害较大，能够在体内积聚而引起铅中毒，铅中毒的作用相当缓慢而且毒性隐蔽，在毒性呈现之前不容易被察觉。铅中毒会引起头痛、耳鸣、视力障碍、流产、贫血、精神错乱等现象。

随着社会的发展，人们对环境的要求越来越重视，呼吁减少或禁止铅应用于生产与人们活动相关的物品，减少对人的危害及环境的污染。世界范围内，美国、欧盟、日本等国家已纷纷立法，禁止含铅产品的生产和进口，我国也已经颁布了有色、石油、纺织、硫酸等工业含铅污水的排放标准。受以上推动，各国研究机构对玻璃粉的研究已转向无铅化。

目前，在无铅化方面较有前途的碱金属、碱土金属氧化物系、磷酸盐、钒酸盐、Bi-B-Si和Zn-B-Si等体系。据有关文献报道，在Na₂O-CaO-GeO₂系列玻璃中，其软化温度可低于600oС，并用Na₂O取代CaO可以进一步降低软化温度。Brix等以SiO₂、B、Al、Li、Na、K、CaO、BaO、ZnO、TiO₂为体系制成了较理想的无铅玻璃。日本的纳美士、美国的杜邦、韩国的大洲公司都已开发了高温无铅玻璃粉，如用于MLCC的无铅玻璃粉。美国杜邦公司在中国申请了Bi-Si-Cu-Zn体系的浆料专利。澳大利亚伊科索尔德国际股份有限公司在中国申请了相关专利Bi-Ag-Sn体系。德国肖特玻璃制造厂申请了一种高铋硅酸盐无铅焊接玻璃。国内，各公司及科研结构紧跟无铅化的发展趋势，申请了许多相关专利，如玻璃浆料用低熔点无铅玻璃粉的制备方法（CN101376561A）及用途和一种低熔点无铅玻璃及其制备方法和用途（CN101734860A）等。

以上无铅玻璃粉的性能大部分都未能达到传统玻璃粉的水平，在用别的材料代替铅后，往往会引起一系列的问题，如化学稳定性和润湿性下降，软化温度升高和膨胀系数不匹配等。

发明内容

为克服目前无铅玻璃粉的化学稳定性和润湿性差、软化温度高和膨胀系数不匹配等问题，本发明提供一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉及其制备方法，通过下列技术方案实现。

一种太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉，由下列质量百分比的组分组成：B₂O₃ 30～60%、SiO₂ 2.5～20%、Bi₂O₃ 30～55%、Na₂O 0.1～5%、ZnO 0.1～3%、TiO₂ 1.5～10%、ZrO₂ 0.5～8%，Al₂O₃ 0.5～5%。

本发明的另一目的在于提供该太阳能电池电子浆料用无铅玻璃粉的制备方法，经过下列各步骤：

（1）按下列质量百分含量备料，再球磨至粒度为300目以下，且混合均匀：B₂O₃ 30～60%、SiO₂ 2.5～20%、Bi₂O₃ 30～55%、Na₂O 0.1～5%、ZnO 0.1～3%、TiO₂ 1.5～10%、ZrO₂ 0.5～8%，Al₂O₃ 0.5～5%；

（2）将步骤（1）的混合料置于隧道烧结炉中升温至90～160℃后保温30～45分钟，在升温至250～300℃保温10～20分钟，在继续升温至950～1250℃，保温60～180分钟，使原料充分熔融成玻璃液；

（3）将步骤（2）所得玻璃液倒入去离子水中水淬，玻璃液在水中急剧降温并碎裂为玻璃小颗粒；