[发明专利]晶硅太阳能电池背电极形成用无铅银导电浆料的组成及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池新材料领域，特别涉及一种晶硅太阳能电池背面电极形成用的无铅银导电浆料的组成及制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的半永久性物理电池，随着化石（石油，煤炭，天然气等）能源的极度消耗，产生的能源枯竭以及日益严重的温室效应，人类对新型清洁能源的需求变得越来越迫切。在未来漫长的时间里，太阳将是人类清洁能源的有效提供者，目前，晶硅太阳能电池是将太阳能转化为民用能源有效器件之一，它的应用范围正从航天、军事扩展到人们的日常生活，在不产生新的污染的同时，成本的降低将使太阳能电池得到更为广泛的应用。

现有的晶硅太阳能电池的结构如图1所示，该电池包括掺有硼（B）的P型硅基体1，磷（P）重掺杂的N型发射极2，SiN_X防反射层3，背场P+层4，正面银电极5和背面银电极6。

银导电浆料通过厚膜工艺（印刷，烧结）在晶硅太阳能电池的背面形成银电极，可实现太阳能电池片之间的相互联接以及电流的输出。要求银电极与基材要有良好的附着力，单位面积上耗银量尽可能少，可靠性好，由于银是化学性质相对稳定的贵金属，银导电浆料烧结膜层的性质（导电性，附着力，可靠性）在烧结条件一定的情况下取决于银导电浆料中作为无机粘结相的玻璃粉，由于PbO是一种非常好的助熔剂，能有效降低玻璃的软化点和表面张力，增加对基材的浸润性，所以现有晶硅太阳能电池背面电极形成用的银导电浆料均采用含Pb低熔点玻璃作为无机粘结剂。

   从2006年7月1日起，所有含铅，镉，汞，六价铬，聚溴二苯醚和聚溴联苯，六种有害物质的家电以及其他电子电气设备已禁止在欧盟市场销售。为减少对环境的不良影响，电子材料也必须达到欧盟的要求。对晶硅太阳能电池背面电极形成用的银导电浆料要符合欧盟要求，最主要的难点是要找到一种无铅玻璃来替代以往的有铅玻璃，并达到电性能，附着力，可靠性等方面的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能电池背电极形成用无铅银导电浆料，该银导电浆料无铅，无镉，经过印刷烧结，可在晶硅太阳能电池背面形成焊接性能好，附着力强，可靠性高的银电极。

本发明还提供所述晶硅太阳能电池背电极形成用无铅银导电浆料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种晶硅太阳能电池背电极形成用无铅银导电浆料，该浆料主要由以下按质量百分比计的原料混合而成：银粉60-70%，无机玻璃粉1-10%，有机粘合剂25-35%，无机添加剂0.5-1%。本发明的无铅银导电浆料印刷在晶硅太阳能电池的背面，经红外快烧工艺（硅片表面实际峰值温度780-810℃，峰值时间1-2S），在晶硅太阳能电池片的背面可形成高附着力、高可靠性银电极。

作为优选，所述银粉为液相还原法制备的球形银粉，其纯度≥99.95%，平均粒径为0.5-1.5μm，比表面积1.0-1.5%㎡/g，振实密度4.0-4.5g/ml。

作为优选，所述的无机玻璃粉为Ba-B-Zn-Si系低熔点玻璃，其无机成分以及相应质量百分比如下：BaO   20-50%，SiO₂   1-20%，B₂O₃   20-30%，ZnO    20-30%。

作为优选，所述无机玻璃粉的制备方法如下：将氧化物B2O3-BaO-SiO2-ZnO按比例混合，放入石英坩埚中，1200℃保温1小时，水淬后加入聚氨酯罐内球磨，球磨罐内6mm氧化锆球、纯水和无机玻璃混合料的质量比为3:2:1，填充量为球磨罐体积的三分之一到三分之二，球磨时间为12-20小时，所得平均粒径≤8.0μm的无机玻璃粉作为银导电浆料的无机粘合剂。

作为优选，所述有机粘合剂按质量百分比计的组成如下：乙基纤维素 5-20%，松油醇20-60%，丁基卡必醇20-60%。

作为优选，所述有机粘合剂的制备方法如下：将松油醇和丁基卡必醇混合，加热至60℃-80℃，搅拌下加入乙基纤维素，恒温持续搅拌1-2小时，直到成为完全透明溶液作为有机粘合剂。

作为优选，所述的无机添加剂是从Ti，Zn，Fe，In四种金属，以及Ti，Zn，Fe，In的氧化物粉末中选择一种，其平均粒径≤0.5μm，纯度大于99.9%。