技术领域
[0001] 本
发明提供了一种
太阳能电池银膏,具体地说,本发明提供了一种改性
石墨烯的太阳电池银膏及其制备方法。
背景技术
[0002] 目前,提高太阳能电池效率是竞争激烈的光伏产业追求的目标。提高太阳电池效率的主要商业化方法是浅结法和密栅法。这就是说,一般都是通过提高扩散片的
电阻率和增加印刷栅
电极的数量来提高太阳能电池的效率,为了将晶体
硅太阳能电池产生的光敏
电流提取到外部负载上,需要在
单晶硅两侧分别制作金属电极,并建立金属连接,所以制作电极是太阳能电池的重要组成部分。硅太阳能电池表面的电极主要是包含背面电极和前侧银电极,这些电极通常是通过使用导电银浆料在
硅片表面印刷的,采用高
分辨率丝网印刷法印刷电池银膏,形成高宽比良好的
栅线,从而减小太阳能电池表面的面积,减少太阳能电池内部的
串联电阻和光电
二极管的内部功耗。引出电流,最终,有效地提高太阳能电池的光电转换效率,由此可以得到,对电池银浆的可印刷性要求越来越高。
[0003] 另外,为了使得前侧的电池银膏有较好的穿透的能
力,使用
锡酸抗反射膜
烧结后与硅片形成良好的欧姆
接触是提高太阳电池效率的关键因素。
[0004] 一般情况下,减小栅极线宽和提高栅极线高宽比是当前研究和开发的热点问题,印刷线列阵已经到了
瓶颈阶段。但是,我国对银浆添加剂的研究甚少。因此,本发明使用了具有二维平面结构、高电导率和热导率的石墨烯,改善了浆料与硅衬底的
欧姆接触性能,降低了浆料的串联电阻,提高了太阳电池的光电转换效率。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种改性石墨烯的太阳能电池银膏。通过掺杂改性石墨烯,降低了银膏与硅衬底的接触电阻,从而降低了栅线电阻,提高了太阳电池的效率。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:用改性石墨烯备制太阳能电池银膏,本发明的方法包括:0.1 5份改性石墨烯,88-91份银粉,5-15份有机
粘合剂,1-5份有~机
溶剂,1-3份玻璃粉,其中改性石墨烯为表面改性石墨烯。
[0007] 优选的,表面改性石墨烯包括石墨烯和表面改性剂,包括85-99份石墨烯和1-15份表面改性剂。
[0008] 优选的,该表面改性剂是由一种或多种
钛酸盐
偶联剂、
铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂和锆铝酸盐偶联剂组成。
[0009] 优选的,银粉由85-99份微米球形银粉和1-15份纳米银粉组成,其中微米级球形银粉的平均粒径为1.0 2.0μm,纳米银粉的平均粒径为20 100 nm。~ ~
[0010] 优选的,有机粘合剂由10-20份的
聚合物和80-90份的
有机溶剂组成,其中聚合物是由一种或多种乙基
纤维素、
丙烯酸树脂和聚乙烯树脂组成,而有机溶剂是由一种或多种丁基卡比妥、松油醇、
柠檬酸三丁酯和丙二醇丁基醚组成的。
[0011] 优选地,玻璃粉包括1-10份
氧化
硼、0-5份三氧化二铬、20-60份氧化铅、0-5份
二氧化硅、50-80份二氧化碲和0-20份三氧化二铋混合组成的;将玻璃粉末加工为后粒度D50为0.5-2μM的玻璃粉末后添加粘结剂,玻璃粉末熔点控制在250-450°C内。
[0012] 本发明公开了一种关于制备改性石墨烯的太阳电池银膏的方法,包括以下步骤:(1)改性石墨烯的制备:将85-99份石墨烯和1-15份表面改性剂进行称重混合在一起,用超声分散机将混合物超声分散20-60分钟,通过滤干燥后就可以得到改性的石墨烯;
(2)有机粘结剂的制备:将10-20份聚合物和80-90份有机溶剂进行混合,再用分散机分散50 70 分钟,等聚合物溶解后,就可以得到透明均匀的有机粘结剂;
~
(3)玻璃粉末的制备:将1-10份氧化硼、0-5份三氧化二铬、20-60份氧化铅、0-5份二氧化硅、50-80份二氧化碲和0-20份三氧化二铋混合在一起,混合物在高温
马弗中加热,在800~1200℃下加热40~60分钟,用去离子
水淬火
熔化后,再球磨2.5~10小时,再过300目筛网筛分,得到粒径D50小于2μm的玻璃粉;
(4)太阳能电池
正面银浆的制备:将0.1-5份改性石墨烯、5-15份有机粘合剂和1-3份玻璃粉混合起来,用分散机以500 800转/分的速度分散10 30 分钟,加入88-91份银粉后,再~ ~
用分散机以800-1000 转/分的速度分散30-50分钟,得到混合物后用三辊磨床磨15次;再添加1-3份有机溶剂,再加入有机粘合剂,在高速分散机上分散5 20 分钟,制得改性石墨烯的~
太阳能电池银膏浆料,供进一步使用。
[0013] 用上述改性石墨烯制备得到的糊状物可用作制作太阳能电池银浆,将太阳能电池正面银浆用360目筛网印刷在125mm×125mm单晶硅片上,形成电极膜,然后在
马弗炉中烧结,烧结峰值
温度为780℃。在本发明中,由于添加了改性石墨烯,晶体硅太阳电池的接触电阻明显降低。晶体硅太阳电池的接触电阻可达0.0018Ω。本发明主要针对太阳能电池的应用,研制的一种太阳能电池正面银膏,其丝网印刷在晶态硅片上高温烧结,穿透晶体硅片中的氮化硅
钝化层,形成良好的欧姆接触。降低了银硅接触电阻和线电阻,提高了光电转换效率。因此,本发明前端银膏的市场前景将是广阔的。
具体实施方式
[0014] 下面是对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。
[0015] 实施例1:一种石墨烯太阳能电池银膏及其制备方法包括: 0.1份改性石墨烯、88份银粉、5份有机粘合剂、2份有机溶剂和1份玻璃粉,其中改性石墨烯为表面改性石墨烯。
[0016] 所述的表面改性石墨烯包括石墨烯和表面改性剂,特别是,改性石墨烯是由85份石墨烯和1份表面改性剂的组成。
[0017] 所述的表面改性剂是由一种或多种钛酸盐偶联剂、铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂或其混合物组成。
[0018] 所述的银粉由平均粒径为1.0μm的微米级球形银粉和平均粒径为20 nm的纳米银粉组成。
[0019] 所述的有机结合剂的聚合物是由10份和80份有机溶剂组成,其中聚合物是由一种或多种乙基
纤维素、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂组成。
[0020] 所述有机溶剂是由一种或多种丁基卡比醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁醚组成。
[0021] 所述的玻璃粉末按1份氧化硼、20份氧化铅、50份按二氧化碲组成,所述玻璃粉末被加工成粒度D50为0.5μm的玻璃粘结剂。
[0022] 本发明公开了一种石墨烯太阳能电池银膏及其制备方法,包括以下步骤:(1)改性石墨烯的制备:将85份石墨烯和1份表面改性剂进行称重混合,在超声分散机上超声分散20 分钟,过滤干燥得到改性石墨烯;
(2)有机粘结剂的制备:将10份聚合物和80份有机溶剂进行称重混合,用分散机分散50分钟溶解聚合物,混合物溶解后制备得透明均匀的有机粘结剂;
(3)玻璃粉末的制备:1份氧化硼,20份氧化铅,50份二氧化碲,在800℃高温马弗炉中加热40分钟,熔化后用去离子水淬火,球磨2.5小时,过300目筛进行过筛,获得粒径D50小于2μm的玻璃粉;
(4)太阳能电侧银浆的制备:按改性石墨烯计0.1份,有机粘结剂5份,玻璃粉重1份,然后以500转/分的速度在分散机上分散10 分钟;加入88份银粉后,在分散机上分散得到混合物;混合物以800 转/分的转速磨30分钟,用三辊磨床磨15次,再加入1份有机溶剂,其中有机溶剂由一种或多种丁基卡比醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁醚组成,加入有机溶剂后再用高速分散机分散5分钟,制得改性石墨烯的太阳能电池银膏浆料,并
包装成成品供进一步使用。
[0023] 在125 mm×125 mm单晶硅片上用360目筛网印刷得到的浆料形成电极膜,然后在马弗炉中烧结,烧结峰值温度为780°C。
[0024] 实施例2:一种石墨烯太阳能电池银膏及其制备方法包括:改性石墨烯5份,银粉91份,有机粘结剂15份,有机溶剂2份,玻璃粉3份,其中改性石墨烯为表面改性石墨烯。
[0025] 所述表面改性石墨烯包括:石墨烯99份,表面改性剂15份。
[0026] 所述的表面改性剂是一种或多种钛酸盐偶联剂、铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂或其混合物组成。
[0027] 所述银粉由平均粒径为2.0μm的微米级球形银粉和平均粒径为100 nm的15份纳米银粉组成。
[0028] 所述有机结合剂按聚合物的由20份聚合物和90份有机溶剂组成,其中聚合物是由一种或多种乙基纤维素、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂组成,所述有机溶剂是由一种或多种丁基卡比醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁醚组成。
[0029] 所述玻璃粉末由 10份氧化硼、 5份三氧化二铬、60份氧化铅、5份二氧化硅、 80份二氧化碲、20份三氧化二铋组成,制得粒度D50为2μm的玻璃粘结剂。玻璃粉末的熔点控制在450°C左右。
[0030] 本发明公开了一种石墨烯太阳能电池银膏及其制备方法,包括以下步骤:(1)改性石墨烯的制备:将99份石墨烯和15份表面改性剂称重混合,用
超声波分散机超声分散60 分钟,过滤干燥后制备得改性石墨烯;
(2)有机粘结剂的制备:将20份聚合物和90份有机溶剂称重混合,用分散机将混合物分散70 分钟,混合物溶解后制备得透明均匀的有机粘结剂;
(3)玻璃粉的制备:称重将10份氧化硼、5份三氧化二铬、60份氧化铅、5份二氧化硅、80份二氧化碲和20份三氧化二铋,混合物在1200℃高温马弗炉中加热60 分钟,再用去离子水淬火,熔融后球磨10小时,再过300目筛,制得粒径D50小于2μm的玻璃粉,玻璃粉熔点控制在
250°C左右;
(4)太阳能电池银浆的制备:将5份改性石墨烯,15份有机粘结剂,3份玻璃粉,然后以
800 转/分的速度在分散机上分散30分钟;加入91份银粉后,再在分散机上分散。混合物以
1000转/分的速度磨50分钟,然后用三辊磨床磨15次,再加入3份有机溶剂,有机溶剂由丁基卡比醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁醚组成,然后再用高速分散机分散20分钟,制得改性石墨烯的太阳能电池银膏浆料,并进行包装,供进一步使用。
[0031] 将上述得到的浆料用360目筛网印刷在125mm×125mm单晶硅片上,形成电极膜,然后在马弗炉中烧结,烧结峰值温度为780℃。
[0032] 实施例3:一种改性石墨烯的太阳电池银膏包括: 3份改性石墨烯、89份银粉、10份有机粘结剂、3份有机溶剂和2份玻璃粉,其中改性石墨烯是表面改性石墨烯。
[0033] 所述表面改性石墨烯由90份石墨烯和7份表面改性剂混合组成。
[0034] 所述表面改性剂是由一种或多种钛酸盐偶联剂、铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂组成或其混合物组成。
[0035] 所述银粉由87份的平均粒径为1.4μm的微米级球形银粉和7份的平均粒径为70nm的纳米银粉组成。
[0036] 所述有机粘合剂由15份聚合物和85有机溶剂组成,其中聚合物是由一种或多种乙基纤维素、丙烯酸树脂和聚乙烯树脂组成,而有机溶剂是由一种或多种正丁醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁基醚组成。
[0037] 所述玻璃粉由6份氧化硼、3份三氧化二铬、40份氧化铅、3份二氧化硅、60份二氧化碲和10份三氧化二铋组成,和有机粘合剂加工后制得到粒径D50为1μm的玻璃粘结剂;玻璃粉控制在350°C左右。
[0038] 本发明公开了令一种石墨烯太阳能电池银膏及其制备方法,包括以下步骤:(1)改性石墨烯的制备:将90份石墨烯和7份表面改性剂称重混合,用超声分散机将混合物超声分散40分钟,过滤干燥得到改性石墨烯;
(2)有机粘结剂的制备:将15份聚合物和85份有机溶剂称重混合,用分散机分散60 分钟,聚合物溶解后得到透明均匀的有机粘结剂;
(3)玻璃粉末的制备:将氧化硼 6份,三氧化二铬3份,氧化铅 40份,二氧化硅 3份,二氧化碲60份,三氧化二铋10份混合在一起,将上述混合物在1100℃高温马弗炉中加热50 分钟,用去离子水淬火熔融后,再使用球磨6小时,再过300目筛,就可以制得粒径D50小于2μm的玻璃粉;
(4)一种制备太阳电池银浆:将3份改性石墨烯,10份有机粘结剂,2份玻璃粉,先以700转/分的速度在分散机上分散20分钟;加入89份银粉后再在分散机上分散,以900转/分的转速分散40 分钟,再用三辊磨床磨15次,再加入2份有机溶剂,机溶剂由丁基卡比醇、松油醇、柠檬酸三丁酯和丙二醇丁醚组成,加入机溶剂后用高速分散机分散12 分钟后,制得改性石墨烯的太阳能电池银膏浆料,对其进行了包装,以供进一步使用。
[0039] 将上述得到的浆料用360目筛网印刷在125mm×125mm单晶硅片上,形成电极膜,然后在马弗炉中烧结,烧结峰值温度为780℃。
[0040] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其本发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。