一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆及其制备方法 (Front conductive silver paste for crystalline silicon solar cell and preparation method thereof ) 是由 李宇 杨磊 赵德平 胡鹏 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆,其原料包括：银粉,72-90%；玻璃粉：为金属氧化物,4-10%,有机载体：5-20%,包含树脂占比4-10%、分散剂占比2-8%、溶剂占比75-85%以及光固化材料占比8-15%。本发明还提供一种太阳能正面导电银浆的制备方法,该方法中有机载体加入能够导电银浆带来很高的高宽比,进而提高该浆料的电性能。该导电银浆包含银粉、玻璃粉和有机载体,其中有机载体包含一种或多种光固化材料,该材料可以有效地提高导电银浆印刷后的高宽比,进而提高电池的太阳能转化效率。(The invention discloses a front conductive silver paste for a crystalline silicon solar cell, which comprises the following raw materials: 72-90% of silver powder; glass powder: 4-10% of metal oxide, organic carrier: 5-20% of resin, dispersant, solvent and photo-curing material, wherein the resin accounts for 4-10%, the dispersant accounts for 2-8%, the solvent accounts for 75-85% and the photo-curing material accounts for 8-15%. The invention also provides a preparation method of the solar front conductive silver paste, and the organic carrier is added in the method, so that the conductive silver paste brings a high aspect ratio, and the electrical property of the paste is further improved. The conductive silver paste comprises silver powder, glass powder and an organic carrier, wherein the organic carrier comprises one or more photocuring materials, and the material can effectively improve the height-width ratio of the printed conductive silver paste, so that the solar energy conversion efficiency of the battery is improved.)
技术领域
本发明属于太阳能电池新材料领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆及其制备方法。
背景技术
能源是世界经济发展和社会发展的基础，作为新型清洁能源的太阳能是可再生能源，在未来的能源发展过程中，扮演重要的角色。晶硅太阳能电池是目前太阳能电池的主力军，而太阳能导电银浆又是制备晶硅太阳能电池过程中需要使用的重要的材料，对电池片的效率产生至关重要的影响。
常规晶硅太阳能电池通过丝网印刷技术将导电银浆印刷至电池片表面，有机载体主要起到的润湿分散无机组份，辅助浆料印刷顺利的透过网版，在硅片上形成指状栅线，烘干烧结，有机组分挥发烧尽，未有残留。银粉是导电银浆的导电相，是银浆的主要成分。玻璃粉是粘结相，通过高温烧结，烧穿电池片的抗反射层SiNX，使得导电相银电极能很好的和硅接触，形成欧姆接触。
发明专利CN 107919179 A提出了一种有机载体，该载体中包括了微凝胶颗粒和有机硅氧烷，能够较好了提供浆料的印刷流畅性，印刷栅线的高宽比有一定的改善，但是栅线在烧结后，仍然有较大的拓宽，栅线的拓宽会增大电池片表面的遮光面积，进而降低短路电流，影响到效率的提升。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆及其制备方法。
本发明采取的技术方案为：
一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆，其原料由以下重量百分比的组分组成，包括：
导电金属：银粉，72-90%；
玻璃粉：为金属氧化物，4-10%，用于刻蚀电池片的抗反射层，且使得电极与电池片形成欧姆接触；
有机载体：5-20%，包含树脂4-10%、分散剂2-8%、溶剂75-85%以及光固化材料8-15%。
优选的，其原料由以下重量百分比的组分组成，包括：导电金属：银粉，占比80-90%；玻璃粉：为金属氧化物，占比4-8%；有机载体：6-14%，包含树脂占比5-10%、分散剂占比3-6%、溶剂占比75-80%以及光固化材料占比10-12%。
进一步的，所述光固化材料为包含一种或者多种多官能团的丙烯酸单体或者树脂。
进一步的，所述多官能团的丙烯酸单体为乙氧基化1.6已二醇二丙烯酸脂、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化（2）新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二甘醇二丙烯烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇双丙烯酸酯、三乙二醇双丙烯酸酯、四乙二醇双丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化1.6已二醇二丙烯酸脂、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化（4）双酚A二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化（3）甘油三丙烯酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯以及双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或几种。
进一步的，所述的多官能团树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、丙烯酸酯中的一种或几种。
进一步的，导电银浆中的有机载体至少包含一种或一种以上含3官能团及以上的单体或树脂。
进一步的，所述导电金属银粉，包括球状银粉、片状银粉以及纳米银粉，优选球状银粉，所述球状银粉的粒径为2-6μm，振实密度大于4 g/cm3。
进一步的，所述金属氧化物为氧化铅、氧化锌、氧化碲、氧化铝和氧化铋中的至少一种。
进一步的，所述树脂包括甲基纤维素、乙基纤维素、醋酸丁酸纤维、硝化纤维、松香、改性松香、聚乙烯醇、聚酯树脂以及丙烯酸树脂中的一种或几种。
进一步的，所述有机载体中的溶剂包括松油醇、柠檬酸三丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚、DBE、醇酯十二、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、三甘醇、三丙二醇甲醚中的一种或几种；
进一步的，所述分散剂包括卵磷脂、单油酸甘油酯、聚乙二醇以及聚山梨酯中的一种或者几种。
本发明还提供了一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
1）按照投料重量比，将4-10%树脂、2-8%分散剂、75-85%溶剂以及8-15%光固化材料，使用分散、乳化、搅拌一体机混合均匀，加热恒温溶解均匀，冷却后过滤得到有机载体，其中，加热溶解的温度为恒温60-70℃，优选为65℃；
2）按投料配比，将步骤1）得到的有机载体、玻璃粉和银粉加入到离心机或行星式搅拌机中，使其混合均匀，然后通过三辊研磨机研磨6-8次至浆料细度小于7μm，得到晶硅太阳能电池用正面导电银浆。
本发明所提供的一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆及其制备方法通过加入光固化材料来改善导电银浆的性能。导电银浆在印刷到硅片后，经过烘干段，由于光固化材料发生固化，不会出现栅线的坍塌和拓宽，保证了栅线塑形，硅片经过烧结段后，光固化材料基本可以烧尽，而不会残留于栅线内。光固化材料能够避免一般的热塑性树脂在烘干段软化的而出现坍塌的情况，同时，光固化材料可以避免传统的热固性树脂加入浆料产生储存的问题。而在浆料印刷后，进行烧结的过程中，栅线不发生坍塌和拓宽，进而提高栅线的高宽比，可以提高太阳能电池的光电转化效率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
所述的一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆的制备方法，包括如下步骤：
1）按重量份，将45份油醇、10份柠檬酸三丁酯、10份二乙二醇丁醚醋酸酯、10份DBE、2份乙基纤维素、2份松香树脂、6份卵磷脂、6份乙氧基化1.6已二醇二丙烯酸脂、4份二缩三丙二醇二丙烯酸酯、5份二丙二醇二丙烯酸酯、混合搅拌均匀，65℃恒温下加热搅拌1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2）依次将重量份按照有机载体8份、玻璃粉（氧化锌）4份、银粉88份加入到行星式搅拌机中，使其混合均匀，然后通过三辊研磨机研磨8次至浆料细度小于7μm，得到太阳能电池用正面导电银浆。
实施例2
所述的一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆的制备方法，包括如下步骤：
1）按重量份，将40份二乙二醇丁醚、10份DBE、8份醇酯十二、12份2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、4份醋酸丁酸纤维、4份改性松香、8份聚山梨酯、4份乙二醇双丙烯酸酯、3份三乙二醇双丙烯酸酯、4份四乙二醇双丙烯酸酯、3份1,6-己二醇二丙烯酸酯混合搅拌均匀，70℃恒温下加热搅拌1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2）依次将重量份按照有机载体12份、玻璃粉（氧化铋）5份、银粉83份加入到行星式搅拌机中，使其混合均匀，然后通过三辊研磨机研磨7次至浆料细度小于7μm，得到太阳能电池用正面导电银浆。
实施例3
所述的一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆的制备方法，包括如下步骤：
1）按重量份，将50份松油醇、10份2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、10份三甘醇、12份三丙二醇甲醚、2份聚酯树脂、3份丙烯酸树脂、3份单油酸甘油酯、4份环氧丙烯酸酯、3份聚氨酯丙烯酸酯、3份聚醚丙烯酸酯混合搅拌均匀，65℃恒温下加热搅拌1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2）依次将重量份按照有机载体15份、玻璃粉（氧化铋）5份、银粉80份加入到行星式搅拌机中，使其混合均匀，然后通过三辊研磨机研磨8次至浆料细度小于7μm，得到太阳能电池用正面导电银浆。
实施例4
所述的一种晶硅太阳能电池用正面导电银浆的制备方法，包括如下步骤：
1）按重量份，将45份油醇、15份柠檬酸三丁酯、10份二乙二醇丁醚醋酸酯、10份DBE、2份乙基纤维素、2份松香树脂、6份卵磷脂、6份单油酸甘油酯、4份聚乙二醇混合搅拌均匀，65℃恒温下加热搅拌1h，冷却后过滤即配制成有机载体；
2）依次将重量份按照有机载体8份、玻璃粉（氧化锌）4份、银粉88份加入到行星式搅拌机中，使其混合均匀，然后通过三辊研磨机研磨8次至浆料细度小于7μm，得到太阳能电池用正面导电银浆。
相关实验数据表征如下表所示：
特性 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 效率（%） 22.68 22.69 22.70 22.63 电流（mA） 10.7530 10.7630 10.7653 10.7204 Voc（V） 0.6849 0.6850 0.6845 0.6847 高度（μm） 18.21 18.32 18.90 16.01 宽度（μm） 35.22 35.65 35.87 40.02 高宽比 0.517 0.513 0.527 0.40
实施例1、实施例2和实施例3的导电银浆都是添加了光固化材料的，而实施例4未有添加，从数据中可以看出，实施例4未使用光固化材料，栅线的高宽比要更低，电流明显低于另外三个实验，进而效率也要更低。