可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料及其制备方法与流程

1.本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及h01q1/22领域，更具体的涉及可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料及其制备方法。


背景技术：

2.目前市面上最常见的太阳能电池主要是硅系太阳能电池，包括晶体硅、多晶硅、非晶硅薄膜电池三种。其中，正面电极作为太阳能电池的重要组成部分，主要起收集电流的作用，同时对电池的受光面积和串联电阻有决定性的影响。因此，正面电极是影响太阳能电池转换效率的重要因素之一。目前正极材料使用的导电浆料一般是由银粉、玻璃粉和有机载体组成。其中有机载体的原料主要包括有机溶剂、高分子树脂、触变剂、流平剂、表面活性剂等组成，它通过物理作用把银粉和无机粘合剂揉合在一起形成导电浆料，并且使导电浆料适用于丝网印刷的粘度、触变性等流变性能，使得应用丝网印刷技术得到所需的印刷精度的效果。
3.有机载体的选择原则为：必须能使浆料处于比较稳定的悬浮体，且可以长时间放置而不产生沉淀，且能保证印刷性能；在烧结过程中，有机载体必须全部挥发，产生灰分应尽量少，对导电性能影响小。导电浆料通过丝网印刷的方式印刷在硅基片上，其中使用的正面银浆技术要求是在获得最大的受光面积的情况下导电性要好，最大程度的把硅片产生的电能输出来。综上所述，要求银浆的丝网印刷精度、印刷性必须要好，能适应越来越窄的细线网版印刷，并且印刷烧结后电极宽度尽可能窄，从而减少电极的遮光面积，保证降低细栅电极的串联电阻，提高电池效率。
4.现有技术为cn102903420b公开了一种导电浆料及其制备方法，其制备原料包括银粉、玻璃粉、有机载体，其中有机载体包括有机溶剂，有机溶剂为可以为松油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯等醇类或酯类物质中的一种，本发明的导电浆料在太阳能电池表面印刷、烧结后，能形成表面平整的栅线，提高太阳能电池的电池效率；浆料中有机载体只包括一种溶剂的话，在烧结过程中溶剂挥发温度集中、挥发速率过快导致表面质量差，存在凸起、空洞或微裂纹，严重影响了印刷浆料的性能。现有技术为cn103093862b公开了一种太阳能电池，制备原料包括银粉，铝粉，氧化铅粉，有机载体，其中有机载体包括醇类溶剂，酯类溶剂，乙基纤维素和环氧树脂，但是制备原料仅包括一种树脂的话，不利于体系的塑性，难以保证印刷烧结后的细线线宽较窄，而且还会增加能耗。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其制备原料至少包括2-5份玻璃粉；0.5-3份铝粉，75-90份银粉，5-20份有机载体；所述的有机载体至少包括热塑性树脂，高附着力树脂，分散剂，有机溶剂，触变剂。
6.优选的，所述的有机载体按照质量百分比计至少包括：5-10％热塑性树脂，1.5-7.5％高附着力树脂，1-4.5％分散剂，70-82％有机溶剂，4-7％触变剂。
7.优选的，所述的热塑性树脂至少包括sebs，seps，seeps，abs，丙烯酸树脂，聚乙二醇丙烯酸酯，聚乙烯醇，聚乙烯醇共聚物中的一种。
8.进一步优选的，所述的热塑性树脂至少包括seps。
9.优选的，所述的玻璃粉的制备原料按照质量份数计包括3～10份sio2，1～5份al2o3，20～35份b2o3，5～20份zno，30～70份pbo。
10.优选的，所述的铝粉的粒径为800-1340目。
11.进一步优选的，所述的铝粉的粒径可以包括800、1000、1200或1340目。
12.优选的，所述的银粉的包括微米银粉和纳米银粉，微米银粉的粒径为3-8μm，纳米银粉的粒径为20-80nm；微米银粉和纳米银粉的质量比为1：(1-3)。
13.进一步优选的，所述的高附着力树脂和热塑性树脂的质量比为1：(2-2.5)。
14.作为一种可实施的案例，所述的高附着力树脂和热塑性树脂的质量比可以包括1：2、1：2.1、1：2.2、1：2.3、1：2.4或1：2.5。
15.优选的，所述的高附着力树脂为含有极性基团羟基或羧基的树脂，至少包括丙烯酸酯改性聚酯树脂、松香树脂、聚碳酸乙烯酯、松香改性酚醛树脂中的一种。
16.进一步优选的，所述的高附着力树脂至少包括松香树脂。
17.松香树脂酸含有双链和羧基活性基因；seps是以聚苯乙烯为末端段，以聚异戊二烯加氢得到的乙烯-丙烯共聚物为中间弹性嵌段的线型三嵌共聚物，不含有极性基团。本发明人发现当松香树脂和seps同时在作为有机载体的制备原料时，由于这两种树脂的之间的相容性较差，通过使用相容性较差的树脂，有效地降低了导电浆料的粘度，可以促进导电浆料分散均匀，并能保证印刷烧结后的细线线宽小于25微米，减少了电极的遮光面积，有效地降低了能耗；并且本体系特定的树脂复配达到粘度调节剂的使用效果，若额外使用粘度调节剂的话，电池在充放电过程中易发生不可逆的化学反应，会导致电池性能的下降。
18.所述的分散剂包括分散剂a，分散剂b；所述的分散剂a至少包括丙烯酸酯共聚物，聚醚多元醇及改性类聚醚，十二烷酸中的至少一种；所述的分散剂b至少包括油酸、聚羟基硬脂酸、聚甘油-2二聚羟基硬脂酸酯、聚羟基硬脂酸、棕榈酸中的一种。
19.所述的分散剂a至少包括改性类聚醚，分散剂b至少包括油酸。
20.所述的改性类聚醚至少包括聚醚改性有机硅，型号可以包括byk-310。
21.所述的触变剂至少包括聚酰胺蜡，氢化蓖麻油，金属皂中的一种。
22.进一步优选的，所述的触变剂至少包括聚酰胺蜡。
23.优选的，所述的有机溶剂至少包括十二碳醇酯，二乙二醇丁醚、己二酸二甲酯，二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种。
24.进一步优选的，所述的有机溶剂包括十二碳醇酯，二乙二醇丁醚，己二酸二甲酯。
25.进一步优选的，所述的十二碳醇酯，二乙二醇丁醚，己二酸二甲酯的质量比为(0.1-0.5)：(1.2-2)：(2-5)。
26.进一步优选的，所述的十二碳醇酯，二乙二醇丁醚，己二酸二甲酯的质量比可以包括0.3：1.675：2.345、0.2：1.5：3.4或0.4：1.8：2.8。
27.十二碳醇酯是一种成膜性能极好的成膜助剂，特别适用于各种以苯乙烯、醋酸乙烯为原料而合成的浆料体系，而且与树脂的相溶性好，用量少，成膜温度低，膜流平性、展色性好，凝固点低，水解稳定性好；二乙二醇丁醚应用在有机载体中可以提高银浆抗沉降效
果，增强流动性，具有更好地的丝网印刷性能；己二酸二甲酯是一种高沸点溶剂，可用作增塑剂，本发明人发现，当上述三种溶剂以一定的质量比进行复配后，不仅能够对制备原料中的有机，无机组分有更好的溶解度，而且也有优异的挥发度，在电池的烧结过程中，由于溶剂的挥发温度较为分散，有机载体能够全部挥发，产生灰分会减少，基本不会对电池的性能产生影响。若使用单组分的有机溶剂，则浆料在烧结过程中溶剂挥发温度集中、挥发速率过快导致表面质量差，存在凸起、空洞或微裂纹，严重影响了印刷浆料的性能。
28.本发明第二方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，至少包括以下步骤：
29.s1：将热塑性弹性体树脂、附着力树脂、分散剂a、分散剂b、溶剂、触变剂混合搅拌均匀，即得有机载体；
30.s2：再将配制好的有机载体和玻璃粉、铝粉、银粉混合均匀，即得太阳能电池用导电浆料。
31.优选的，所述的s1步骤中搅拌温度为40-60℃，搅拌时间20-45min，搅拌转速为400-600rpm。
32.作为一种可实施的案例，所述的搅拌温度可以为50℃，搅拌时间可以为30min，搅拌转速可以为500rpm。
33.有益效果
34.(一)本发明中，通过使用特定组分的制备原料制备的太阳能电池用导电浆料能够实现细线线宽印刷，实现了11-13微米的细栅网版印刷，保证印刷烧结后的细线线宽小于25微米。
35.(二)本发明中，通过热塑性树脂seps和高附着力树脂松香树脂复配使用，由于这两种树脂的相容性较差，有效地降低了导电浆料的粘度，可以促进导电浆料分散均匀，进而促进丝网印刷的效果。
36.(三)本发明中，通过在有机载体中使用质量比为(0.1-0.5)：(1.2-2)：(2-5)的十二碳醇酯，二乙二醇丁醚，己二酸二甲酯三种有机溶剂复配，在电池的烧结过程中，由于溶剂的挥发温度较为分散，有机载体能够全部挥发，产生灰分相应减少，基本不会对电池的性能产生影响。
37.(四)本发明中，本发明提供的导电浆料中，玻璃粉为无机粘合剂，玻璃粉末的软化点为500-600℃，能在导电浆料在烧结时湿润粘着于基材，提升导电浆料的导电性能，避免过烧或在烧结过程中熔体的熔化和流动不充分、粘着不充分、烧结过程慢的情况。
38.(五)本发明中，所使用的制备原料较为环保，不含邻苯类，溴类化合物，符合rosh环保要求。
具体实施方式
39.实施例1
40.本实施例第一方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其制备原料按照质量份数计为：4份玻璃粉，1份铝粉，85.4份银粉，9.6份有机载体，其中有机载体包括1.2份热塑性树脂，0.5份高附着力树脂，0.7份触变剂，0.5份分散剂，6.7份有机溶剂。
41.所述的玻璃粉的制备原料按照质量份数计为5份sio2，3份al2o3，30份b2o3，15份
zno，50份pbo。
42.所述的铝粉的粒径为1000目。
43.所述的银粉的包括微米银粉和纳米银粉；微米银粉的粒径为3-8μm，纳米银粉的粒径为50nm；微米银粉和纳米银粉的质量比为1：1。
44.所述的热塑性树脂为seps。
45.所述的高附着力树脂为松香树脂。
46.所述的触变剂为聚酰胺蜡。
47.所述的分散剂包括0.3份分散剂a和0.2份分散剂b；分散剂a为改性类聚醚，改性类聚醚为聚醚改性有机硅；所述的分散剂b为油酸，cas号：112-80-1。
48.所述的有机溶剂包括1.675份十二碳醇酯(cas号：25265-77-4)，2.68份二乙二醇丁醚(cas号：112-34-5)，2.345份己二酸二甲酯(cas号：627-93-0)。
49.本实施例第二方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，制备方法为：
50.s1：将热塑性弹性体树脂、附着力树脂、分散剂、溶剂、触变剂在50℃、500rmp转速下混合30min搅拌均匀，即得有机载体；
51.s2：再将配制好的有机载体和玻璃粉、铝粉、银粉混合均匀，即得太阳能电池用导电浆料。
52.实施例2
53.本实施例第一方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其制备原料按照质量份数计为：4份玻璃粉，0.8份铝粉，86份银粉，9.2份有机载体，其中有机载体包括0.8份热塑性树脂，0.9份高附着力树脂，0.7份触变剂，0.5份分散剂，6.7份有机溶剂。
54.所述的玻璃粉的制备原料按照质量份数计为5份sio2，3份al2o3，30份b2o3，15份zno，50份pbo。
55.所述的铝粉的粒径为1000目。
56.所述的银粉的包括微米银粉和纳米银粉，微米银粉的粒径为3-8μm，纳米银粉的粒径为50nm；微米银粉和纳米银粉的质量比为1：1。
57.所述的热塑性树脂为seps。
58.所述的高附着力树脂为松香树脂。
59.所述的触变剂为聚酰胺蜡。
60.所述的分散剂包括0.3份分散剂a和0.2份分散剂b；分散剂a为改性类聚醚，改性类聚醚为聚醚改性有机硅；所述的分散剂b为油酸，cas号：112-80-1。
61.所述的有机溶剂包括1.675份十二碳醇酯(cas号：25265-77-4)，2.68份二乙二醇丁醚(cas号：112-34-5)，2.345份己二酸二甲酯(cas号：627-93-0)。
62.本实施例第二方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，制备方法为：
63.s1：将热塑性弹性体树脂、附着力树脂、分散剂、溶剂、触变剂在50℃、500rmp转速下混合30min搅拌均匀，即得有机载体；
64.s2：再将配制好的有机载体和玻璃粉、铝粉、银粉混合均匀，即得太阳能电池用导电浆料。
65.实施例3
66.本实施例第一方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其制备原料按照质量份数计为：4份玻璃粉，1份铝粉，85.4份银粉，9.6份有机载体，其中有机载体包括1.2份热塑性树脂，0.5份高附着力树脂，0.7份触变剂，0.5份分散剂，6.7份有机溶剂。
67.所述的玻璃粉的制备原料按照质量份数计为5份sio2，3份al2o3，30份b2o3，15份zno，50份pbo。
68.所述的铝粉的粒径为1000目。
69.所述的银粉的包括微米银粉和纳米银粉，微米银粉的粒径为3-8μm，纳米银粉的粒径为50nm；微米银粉和纳米银粉的质量比为1：1。
70.所述的热塑性树脂为聚丙烯酸酯。
71.所述的高附着力树脂为松香树脂。
72.所述的触变剂为聚酰胺蜡。
73.所述的分散剂包括0.3份分散剂a和0.2份分散剂b；分散剂a为改性类聚醚，改性类聚醚为聚醚改性有机硅；所述的分散剂b为油酸，cas号：112-80-1。
74.所述的有机溶剂包括1.675份十二碳醇酯(cas号：25265-77-4)，2.68份二乙二醇丁醚(cas号：112-34-5)，2.345份己二酸二甲酯(cas号：627-93-0)。
75.本实施例第二方面提供了一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，制备方法为：
76.s1：将热塑性弹性体树脂、附着力树脂、分散剂、溶剂、触变剂在50℃、500rmp转速下混合30min搅拌均匀，即得有机载体；
77.s2：再将配制好的有机载体和玻璃粉、铝粉、银粉混合均匀，即得太阳能电池用导电浆料。
78.性能评价
79.1：粘度测试
80.测试对象：实施例1-3制备得到的导电浆料
81.测试条件：25℃环境下美国brookfield博勒飞dvnxhbcp锥板粘度计cpa-51z 52z转子，转子转速为5rpm，并将测试结果计入表1
82.2：印刷网版细栅宽度/微米
83.测试对象：实施例1-3制备得到的导电浆料
84.测试条件：3d轮廓仪，并将测试结果计入表1
85.3：印刷烧结后细线宽度/微米
86.测试对象：实施例1-3制备得到的导电浆料
87.测试条件：3d轮廓仪，并将测试结果计入表1
88.4：印刷烧结后细线高度/微米
89.测试对象：实施例1-3制备得到的导电浆料
90.测试条件：3d轮廓仪，并将测试结果计入表1
91.5：高宽比
92.高宽比为印刷烧结后细线高度和印刷烧结后细线宽度的比值，并将结果记入表1表1
93.
技术特征：
1.一种可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于，制备原料至少包括2-5份玻璃粉，0.5-3份铝粉，75-90份银粉，5-20份有机载体；所述的有机载体至少包括热塑性树脂，高附着力树脂，分散剂，有机溶剂，触变剂。2.根据权利要求1所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的有机载体按照质量百分比计至少包括：5-10％热塑性树脂，1.5-7.5％高附着力树脂，1-4.5％分散剂，70-82％有机溶剂，4-7％触变剂。3.根据权利要求2所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的热塑性树脂至少包括sebs，seps，seeps，abs，丙烯酸树脂，聚乙二醇丙烯酸酯，聚乙烯醇，聚乙烯醇共聚物中的一种；所述的高附着力树脂为含有极性基团羟基或羧基的树脂，至少包括丙烯酸酯改性聚酯树脂、松香树脂、聚碳酸乙烯酯、松香改性酚醛树脂中的一种。4.根据权利要求1所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的玻璃粉的制备原料按照质量份数计包括3～10份sio2，1～5份al2o3，20～35份b2o3，5～20份zno，30～70份pbo。5.根据权利要求1所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的银粉的包括微米银粉和纳米银粉，微米银粉的粒径为3-8μm，纳米银粉的粒径为20-80nm，微米银粉和纳米银粉的质量比为1：(1-3)。6.根据权利要求1所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的分散剂包括分散剂a，分散剂a至少包括丙烯酸酯共聚物，聚醚多元醇及改性类聚醚，十二烷酸中的至少一种。7.根据权利要求6所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的分散剂还包括分散剂b，分散剂b至少包括油酸、聚羟基硬脂酸、聚甘油-2二聚羟基硬脂酸酯、聚羟基硬脂酸、棕榈酸中的一种。8.根据权利要求3所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料，其特征在于：所述的高附着力树脂和热塑性树脂的质量比为1：(2-2.5)。9.一种根据权利要求1-8任一项所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：s1：将热塑性弹性体树脂、附着力树脂、分散剂a、分散剂b、溶剂、触变剂混合搅拌均匀，即得有机载体；s2：再将配制好的有机载体和玻璃粉、铝粉、银粉混合均匀，即得太阳能电池用导电浆料。10.根据权利要求9所述的可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的s1步骤中搅拌温度为40-60℃，搅拌时间20-45min，搅拌转速为400-600rpm。

技术总结
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及H01Q1/22领域，更具体的涉及可细线线宽印刷的太阳能电池用导电浆料及其制备方法，该太阳能电池用导电浆料的制备原料按照质量份数计至少包括2-5份玻璃粉，0.5-3份铝粉，75-90份银粉，5-20份有机载体；有机载体至少包括热塑性树脂，高附着力树脂，分散剂，有机溶剂，触变剂。本发明通过使用特定组分的制备原料制备的太阳能电池用导电浆料能够实现细线线宽印刷，实现了11-13微米的细栅网版印刷，保证印刷烧结后的细线线宽小于25微米。后的细线线宽小于25微米。


技术研发人员：杨贵忠 黄蕾蕾
受保护的技术使用者：南通艾盛新能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/23