一种单一玻璃粉、正面银浆、太阳能电池片以及制备方法与流程

1.本发明涉及玻璃粉材料领域，具体涉及h01b1/22，更具体地，本发明涉及一种单一玻璃粉、正面银浆、太阳能电池片以及制备方法。


背景技术：

2.目前perc技术依然是太阳能电池之“王”。太阳能电池的核心是p-n结，结的质量对电池的光电转换效率起到了决定性的作用。光在进入硅片表面后，硅片的光吸收系数随着其进入硅片的深度成指数型衰减，特别是表面掺杂浓度较高情况下，表面复合速率高，导致越靠近电池片表面，光生载流子的收集几率越低，特别是能量较高的光在表层产生的空穴不能达到势垒区，将大大降低入射光的利用率。
3.太阳能电池片的高方阻发射结是实现perc高效太阳能电池的有效途径之一。利用低浓度浅结可以显著地降低太阳能电池片表面的少数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应。但是浅结扩散工艺对后道工序制成尤其是烧结、正面银浆等的要求、工艺稳定性都是极大的挑战。
4.浅结扩散导致电池p-n结结深小于0.3μm，所以目前市面上的大部分正面银浆都无法满足使用要求。玻璃粉在正面银浆中的含量虽然只有2-2.5％，但对p-n结两端形成欧姆接触实现电流输出具有重要功能。烧结温度过高或烧结时间过长，银浆中的玻璃粉容易烧穿发射结，导致漏电流的产生和开路电压很低；烧结温度过低或烧结时间过短，玻璃粉来不及腐蚀穿透反射膜，难以形成良好的欧姆接触，导致接触电子很大，填充因子很低。因此，较宽的烧结窗口和合适的腐蚀速率是目前高方阻太阳能电池正银浆料用玻璃粉的开发趋势和难点。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，包括cuo、sio2、zno、pbo、mgo、moo3、li2o、wo3、bi2o3、teo2、cdo中一种或多种；所述单一玻璃粉的玻璃软化温度为300-550℃。
6.sio2的添加提高了该单一玻璃粉的热稳定性，使得烧结时银浆稳定，和太阳能电池的粘结力有保证，moo3的添加，使得该玻璃粉和银粉、树脂以及其他追击之间的相容性提高，增加了粒子之间的紧密性；bi2o3的添加在一定程度上提高了玻璃粉的密度；pbo的添加降低了该单一玻璃粉的熔点，提高了熔银能力；wo3的添加提高了该单一玻璃粉的表面张力；zno的添加提高了烧结后银浆层的致密性；mgo的添加使得银浆在烧结的过程中便于成膜；li2o的添加在一定程度上提高了该单一玻璃粉的强度，同时使得银浆和太阳能电池的膨胀系数相匹配。
7.优选的，所述单一玻璃粉的d50粒径为0.1-5μm，且最大粒径不超过10μm。进一步优选的，所述单一玻璃粉的d50粒径为1.8-2.3μm。
8.在一种实施方式中，按重量百分比计，所述单一玻璃粉包括0-5％的cuo、0.1-20％
的sio2、0.5-18％的zno、10-65％的pbo、0-7％的mgo、0.5-12％的moo3、1-20％的li2o、0.5-20％的wo3、5-35％的bi2o3、20-70％的teo2、0.5-25％的cdo。
9.在本发明单一玻璃粉中添加了特定含量的pbo，使得该单一玻璃粉具备较宽的烧结窗口和合适的腐蚀速率。
10.在一种实施方式中，按重量百分比计，所述单一玻璃粉包括0.5-5％的cuo、3.5-10％的sio2、1-7％的zno、10-25％的pbo、0-5％的mgo、2.5-10％的moo3、2-10％的li2o、3-14％的wo3、8-25.5％的bi2o3、21-35％的teo2、1-10％的cdo。
11.在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，所述单一玻璃粉包括1％的cuo、4％的sio2、3％的zno、25％的pbo、1％的mgo、5％的moo3、5％的li2o、4％的wo3、15％的bi2o3、32％的teo2、5％的cdo。
12.本技术各组分含量的成分构成的玻璃粉熔融温度合适，促进了后期与银浆中银粉的粘结，避免了部分玻璃粉的析出问题，使得形成致密的银浆层，降低电阻，避免了由于玻璃粉的熔融温度不合适带来的玻璃粉熔融不全，粘结性减低，或者刻蚀性降低的问题。此外，本技术单一玻璃粉构成的银浆烧结后，与太阳能电池片膨胀系数匹配，避免了得到的太阳能电池的翘曲问题，提高成品率。
13.本发明第二个方面提供了一种所述单一玻璃粉的制备方法，包括：将单一玻璃粉的成分混合，然后于950-1300℃保温熔制20-40min，冷却后研磨，即得。
14.在一种实施方式中，所述单一玻璃粉的制备方法包括：将单一玻璃粉的成分混合，然后于950-1300℃保温熔制20-40min得到均匀澄清的玻璃溶液，然后于双辊轧片机或者去离子水中淬冷，得到片状玻璃或者玻璃碎渣，玻璃碎渣需进行干燥；然后依次经过干法粗磨、湿法细磨，即得。
15.优选的，所述保温熔制温度为1150℃，熔制时间为30min。
16.优选的，得到的玻璃溶液于双辊轧片机中淬冷得到薄片状玻璃。
17.本发明第三个方面提供了一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，其制备原料包括所述单一玻璃粉。
18.在一种实施方式中，按重量百分比计，所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备原料包括1-3％玻璃粉、86-92％银粉、5-10％有机载体、0.5-1％有机助剂。
19.在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备原料包括2％玻璃粉、90.2％银粉、7％有机载体、0.8％有机助剂。
20.本发明第四个方面提供了一种所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法，包括：将玻璃粉、银粉、有机载体、有机助剂按一定比例配制后混合，研磨，即得。
21.本发明第五个方面提供了一种所述高方阻太阳能电池片，其表面印刷烧结有所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆。
22.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
23.本发明玻璃粉具有低接触电阻、高填充因子、高开路电压和高转换效率，玻璃组分中特别含有氧化镉，最大优点是具备较宽的烧结窗口和合适的腐蚀速率。
具体实施方式
24.以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
25.实施例1
26.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为405℃，按重量百分比计，成分具体如下：
27.3％的cuo、10％的sio2、1％的zno、12％的pbo、2.5％的mgo、3％的moo3、6％的li2o、8％的wo3、25.5％的bi2o3、21％的teo2、8％的cdo。
28.该单一玻璃粉的制备方法如下：
29.1.将上述全部各原料组分按配比分别称量，倒入卧式球磨罐中滚动经过充分混合均匀后，得到混合料；
30.2.将制得的混合料装入铂金坩埚中，在室温下将铂金坩埚放入高温箱式炉中升温，在1150℃的温度下，保温熔制30分钟，得到均匀澄清的玻璃熔液；
31.3.将熔制好的高温玻璃熔液缓慢倒入双辊轧片机得到薄片状玻璃；
32.4.将制得的薄片状玻璃用行星球磨机干法粗磨成粉末状，过100目筛网；
33.5.将粗磨后的粉末倒入氧化锆球磨罐中湿法细磨成d50为1.8-2.3μm的玻璃粉，湿法球磨介质为无水乙醇，接着倒入不锈钢铁盘中进入80℃烘箱烘干，然后过200目筛网，即得。
34.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，按重量百分比计，制备原料如下：
35.实施例1玻璃粉2.0wt％、银粉90.2wt％、有机载体7.0wt％、有机助剂0.8wt％。
36.其中，银粉的d50为1.9-2.5μm，比表面积为0.2-0.35m2/g，振实密度为6-6.5g/cm3。有机载体的组成具体是42.5wt％松油醇，3.5wt％乙基纤维素，54wt％二乙二醇丁醚，该三种成分的供应商都来自于上海麦克林生化科技有限公司，型号分别是松油醇t818820，乙基纤维素e915394，二乙二醇丁醚b802753。0.8wt％的有机助剂是由0.3wt％蓖麻油和0.5wt％单油酸甘油脂组成。
37.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法如下：
38.将玻璃粉、银粉、有机载体、有机助剂按一定比例配制后，投入行星式搅拌机搅拌均匀；接着用三辊轧机把搅拌均匀的预混浆料研磨，制得宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆。
39.一种高方阻太阳能电池片的制备方法，将所制得的宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆通过丝网印刷到高方阻蓝膜片上，烧结后制得高方阻太阳能电池片。
40.实施例2
41.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为411℃，按重量百分比计，成分具体如下：
42.3％的cuo、8％的sio2、7％的zno、10％的pbo、5％的mgo、6％的moo3、10％的li2o、14％的wo3、10％的bi2o3、26％的teo2、1％的cdo。
43.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
44.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，同实施例1，不同之处在于，实施例1玻璃粉替换为实施例2玻璃粉。
45.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法、高方阻太阳能电池片的制备方法同实施例1。
46.实施例3
47.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为386℃，按重量百分比计，成分具体如下：
48.1％的cuo、4％的sio2、3％的zno、25％的pbo、1％的mgo、5％的moo3、5％的li2o、4％的wo3、15％的bi2o3、32％的teo2、5％的cdo。
49.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
50.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
51.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，同实施例1，不同之处在于，实施例1玻璃粉替换为实施例3玻璃粉。
52.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法、高方阻太阳能电池片的制备方法同实施例1。
53.实施例4
54.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为398℃，按重量百分比计，成分具体如下：
55.0.5％的cuo、4％的sio2、7％的zno、20.5％的pbo、10％的moo3、2％的li2o、3％的wo3、20％的bi2o3、30％的teo2、3％的cdo。
56.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
57.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
58.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，同实施例1，不同之处在于，实施例1玻璃粉替换为实施例4玻璃粉。
59.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法、高方阻太阳能电池片的制备方法同实施例1。
60.实施例5
61.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为419℃，按重量百分比计，成分具体如下：
62.5％的cuo、5％的sio2、1.5％的zno、22％的pbo、2％的mgo、2.5％的moo3、3％的li2o、6％的wo3、8％的bi2o3、35％的teo2、10％的cdo。
63.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
64.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
65.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，同实施例1，不同之处在于，实施例1玻璃粉替换为实施例5玻璃粉。
66.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法、高方阻太阳能电池片的制备方法同实施例1。
67.实施例6
68.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其玻璃化软化温度为427℃，按重量百分比计，成分具体如下：
69.1％的cuo、3.5％的sio2、5％的zno、16％的pbo、2.5％的mgo、5.5％的moo3、6.5％的li2o、6％的wo3、24％的bi2o3、25％的teo2、5％的cdo。
70.该单一玻璃粉的制备方法同实施例1。
71.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，同实施例1，不同之处在于，实施例1玻璃
粉替换为实施例6玻璃粉。
72.该宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法、高方阻太阳能电池片的制备方法同实施例1。
73.对比例1
74.该对比例1为韩国进口适应高方阻玻璃粉所制得的正面银浆，牌号为m161。
75.对比例2-4
76.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，按重量百分比计，成分见如下表：
77.原料对比例2对比例3对比例4sio29156mgo420.5li2o305pbo222818zno520cuo12.54wo35.5117moo3325bi2o314.5524.5teo23327.522cdo058
78.对比例2-4单一玻璃粉的玻璃软化温度均为408℃。
79.对实施例1-6以及对比例1-4的电池片进行电性能测试，测试结果如下：
80.[0081][0082]
从上表的数据中可以看出，对比例2正面银浆开路电压(voc)偏低，串联电阻(rs)偏高，导致效率偏低；对比例3正面银浆串联电阻(rs)高很多,导致效率偏低；对比例4正面银浆开路电压(voc)低很多，导致效率偏低，且实施例1-6正面银浆效率均比对比例高，表现在开路电压(voc)较对比例1平均高2mv左右，串联电阻(rs)较对比例1平均低0.3mω。实施例1-6玻璃粉组分中氧化镉含量在1-10％不等，均能有效控制玻璃液高温流动及对晶硅的腐蚀性，本发明对未来高方阻电池片上使用宽窗口国产正面银浆替代进口银浆具有重要帮助。

技术特征：
1.一种太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其特征在于，包括cuo、sio2、zno、pbo、mgo、moo3、li2o、wo3、bi2o3、teo2、cdo中一种或多种；所述单一玻璃粉的玻璃软化温度为300-550℃。2.根据权利要求1所述太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其特征在于，所述单一玻璃粉的d50粒径为0.1-5μm，且最大粒径不超过10μm。3.根据权利要求2所述太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其特征在于，所述单一玻璃粉的d50粒径为1.8-2.3μm。4.根据权利要求1-3任一项所述太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其特征在于，按重量百分比计，所述单一玻璃粉包括0-5％的cuo、0.1-20％的sio2、0.5-18％的zno、10-65％的pbo、0-7％的mgo、0.5-12％的moo3、1-20％的li2o、0.5-20％的wo3、5-35％的bi2o3、20-70％的teo2、0.5-25％的cdo。5.根据权利要求4所述太阳能电池正面银浆用单一玻璃粉，其特征在于，按重量百分比计，所述单一玻璃粉包括0.5-5％的cuo、3.5-10％的sio2、1-7％的zno、10-25％的pbo、0-5％的mgo、2.5-10％的moo3、2-10％的li2o、3-14％的wo3、8-25.5％的bi2o3、21-35％的teo2、1-10％的cdo。6.一种根据权利要求1-5任一项所述单一玻璃粉的制备方法，其特征在于，其包括：将单一玻璃粉的成分混合，然后于950-1300℃保温熔制20-40min，冷却后研磨，即得。7.根据权利要求6所述单一玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述单一玻璃粉的制备方法包括：将单一玻璃粉的成分混合，然后于950-1300℃保温熔制20-40min得到均匀澄清的玻璃溶液，然后于双辊轧片机或者去离子水中淬冷，得到片状玻璃或者玻璃碎渣，玻璃碎渣需进行干燥；然后依次经过干法粗磨、湿法细磨，即得。8.一种宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆，其特征在于，其制备原料包括权利要求1-5任一项所述单一玻璃粉。9.一种根据权利要求8所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆的制备方法，包括：将玻璃粉、银粉、有机载体、有机助剂按一定比例配制后混合，研磨，即得。10.一种所述高方阻太阳能电池片，其特征再也不，其表面印刷烧结有权利权利要求书要求9所述宽窗口高方阻太阳能电池正面银浆。

技术总结
本发明涉及玻璃粉材料领域，具体涉及H01B1/22，更具体地，本发明涉及一种单一玻璃粉、正面银浆、太阳能电池片以及制备方法。单一玻璃粉，包括CuO、SiO2、ZnO、PbO、MgO、MoO3、Li2O、WO3、Bi2O3、TeO2、CdO中一种或多种；所述单一玻璃粉的玻璃软化温度为300-550℃。本发明玻璃粉具有低接触电阻、高填充因子、高开路电压和高转换效率，玻璃组分中特别含有氧化镉，最大优点是具备较宽的烧结窗口和合适的腐蚀速率。优点是具备较宽的烧结窗口和合适的腐蚀速率。


技术研发人员：黄良辉 黄月剑 黄浩 梁影影
受保护的技术使用者：佛山市瑞纳新材科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/24