[发明专利]一种Ag(Ti,Zr)/稀土晶体硅太阳电池复合浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浆料，具体涉及一种Ag(Ti,Zr)/稀土晶体硅太阳电池复合浆料及其制备方法。

背景技术

光伏电池作为一种直接利用太阳能的光电转换器件，一直在向两个方向发展，一个是降低光伏电池的生产成本，一个是提高光伏电池的光电转换效率。同时，光伏电池的可靠性也是一个值得关注的问题。

晶体硅光伏电池具有效率高、性能稳定的优点，在未来几十年里将会是光伏发电的主力。现有的晶体硅光伏电池制造工艺过程如下：

先对硅片进行检验，清洗制绒，扩散制结，刻蚀，去磷硅玻璃，镀减反射膜，丝网印刷，烧结，最后测试分选。

在丝网印刷工艺中需要丝网印刷银浆料，然后烧结制作前电极。

当前银浆料存在的主要问题有：

1.银浆料价格昂贵，占整个电池成本的比例高达17%，导致发电成本居高不下；

2.全球银总储备量有限，未来太阳能光伏发电要成为人类能源主力，那么全球所有的银不能满足这个要求；

3.浆料烧结后附着力差，影响光伏组件的可靠性；前电极接触电阻较大，导致电池串联电阻增加，光电转换效率低。

银浆的质量和性能对太阳电池的性价比有着极大的影响。

银的电阻率是1.586*10^-8Ω.cm，是所有金属中导电性能最好的，除此之外，银还具有抗氧化性好、性能稳定等优点，用于晶体硅太阳电池电极时，可在空气中高温烧结。但是，其价格昂贵，资源短缺，与硅形成的接触势垒也较高，不利于降低太阳电池的串联电阻和提高效率。银和硅的附着力太差，只能依靠浆料中的粘结相提高其电极附着力，还有银离子固有的迁移问题也是造成太阳电池组件提前失效的原因之一。而铜的价格便宜,电阻率为1.678*10^-8Ω.cm,被广泛应用于导电涂料、电极材料、催化剂等领域。但是超细铜粉的化学性质比银活泼得多，容易发生氧化，在铜的表面生成Cu₂O和CuO薄膜。而且铜粉粒度越细，其比表面积越大，氧化速度也就越快,所以无法在太阳电池工艺中通过廉价的高温烧结工艺形成电极。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种Ag(Ti,Zr)/稀土晶体硅太阳电池复合浆料及其制备方法，其减小了丝网印刷银浆与硅基底的接触电阻，增强了电极附着力，同时，减小了金属银的消耗，提高了晶体硅太阳电池效率，降低了电池成本。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种Ag(Ti,Zr)/稀土晶体硅太阳电池复合浆料，按质量份数计，包括玻璃粘结剂0.1-0.4份，超细银粉7.5-8份，超细TiO₂粉末和超细ZrO₂粉末的混合物0.2-0.5份，稀土粉末0.1份，有机粘合剂1-1.4份和稀释剂0.3-0.4份。

所述玻璃粘结剂是通过以下方法制得的：按质量百分数计，将45%-50%的Bi₂O₃，25%-30%的ZnO，2%-5%的Al₂O₃，20%-25%的B₂O₃，1%-5%的SiO₂，1%-5%的CaO和1%-5%的TiO₂在950-1250℃下进行保温，再采用去离子水淬火后，球磨至0.5-2um，经过200-400目过筛得到玻璃粘结剂。

所述保温是在高温电阻炉中进行的，保温的时间为30-90分钟。

所述超细银粉的平均粒径范围为0.2-2um；超细TiO₂粉末、超细ZrO₂粉末的粒径均小于5um；所述稀土粉末为Ce、Eu或Gd粉末。

所述超细TiO₂粉末和超细ZrO₂粉末的混合物中，超细TiO₂粉末的质量分数为80-90%。

所述有机粘合剂是通过以下方法制得的：按质量份数计，将乙基纤维素0.3-0.8份，松油醇0.5-1.0份，氯醋树脂0.3-0.6份，酚醛树脂0.3-0.7份混合，再加入8-9份溶剂加热至95-120℃，搅拌至完全溶解后制成透明的有机粘合剂。

所述溶剂为乙二醇乙醚或醋酸丁酯。

所述稀释剂为松油醇或石油醚。

一种Ag(Ti,Zr)/稀土晶体硅太阳电池复合浆料的制备方法，包括以下步骤：

A:玻璃粘结剂的制备