一种细化银晶粒的玻璃粉及其制备方法和应用

文献发布时间：2023-06-19 16:09:34

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种细化银晶粒的玻璃粉及其制备方法和应用。

背景技术

晶硅太阳能电池银电极浆料金属化采用高温快烧工艺，保证银粉有效烧结致密化以及玻璃与硅之间有足够的蚀刻反应程度。另外，杂质扩散激活能一般小于烧结激活能，因此，短时烧结能够确保硅材料中的杂质没有足够的机会扩散进入硅发射极中。在烧结阶段，银浆中的低熔点玻璃在400-600℃这一烧结区间会首先液化，而几乎同时银粉会发生聚并和烧结；随着银粉的烧结致密化，溶有银的玻璃熔体在毛细管力的作用下迁移至电池表面形成界面玻璃层，大约在600-800℃温度区间蚀刻穿氮化硅减反射膜，并与硅发射极发生蚀刻反应；在冷却过程中，过饱和银从界面玻璃中析出，最终实现与硅发射极的欧姆接触。

银粉是银电极浆料中的主要导电相，经高温短时粉末冶金烧结过程能够致密化并成为电池栅线电极的主体，而且能够溶于液态玻璃中并以其为媒介迁移至银硅接触界面，有助于降低银硅欧姆电阻。

玻璃粉是保证银浆能够实现银硅欧姆接触的关键组分，主要起着调节银粉烧结致密化过程行为，蚀刻电池表面SiNx减反膜以及保证银电极与硅基片之间形成良好的机械结合的作用。另外，玻璃相还是银的传输媒介，可以促使电极中的银迁移至银硅界面并形核长大，进而能够保证在低于银硅共熔温度的条件下得到良好的银硅接触。

银浆对SiNx减反射膜和硅发射极的有效蚀刻反应是栅线银电极与电池形成银硅欧姆接触的首要前提。在烧结过程中，银浆中的玻璃在液化后迁移至电池表面，先后与SiNx和Si发生氧化还原反应，并在电池硅发射极表面外延生长出一定数量和大小的银晶体，且外延生长的银晶体和栅线银电极之间存在一层准连续的玻璃层，界面玻璃层厚度不均。

晶硅太阳能电池银电极浆料是电池金属化过程需要的一种关键材料，其性能对电池转换效率有着极大地影响。通常，人们改善效率的方法往往是从提高开路电压或降低欧姆接触着手。欧姆接触的形成与银浆和硅发射极的反应有很大关系，增加银浆和硅发射极的反应活性，在界面处的银晶体会增大增多，半导体基板的硅半导体层与导电性银粉末相接触，损失开压；降低银浆和硅发射极的反应活性，又会导致银晶粒降低，不能形成良好的欧姆接触。

综上，银浆料的性能能平衡开压和欧姆接触。

发明内容

发明目的：本发明旨在平衡开路电压和欧姆接触的问题，提供一种细化银晶粒的玻璃粉及其制备方法和应用，既能增加银浆和硅反射极的反应活性，反应活性增强，界面处银晶体将会增大增多，又能细化银颗粒，从而提高银浆的欧姆接触但又不减小开路电压。

一种细化银晶粒的玻璃粉,所述玻璃粉的组成及重量百分比含量包括

作为优化的，所述M为碱金属元素的化合物。

作为优化的，所述化合物为氧化物、卤化物、硝酸根化合物、亚硝酸根化合物、碳酸根化合物、碳酸氢根化合物、硫酸根化合物和磷酸根化合物中的至少一种。

作为优化的，所述卤化物为氯化物、氟化物、溴化物和碘化物中的至少一种。

作为优化的，所述细化银晶粒的玻璃粉的中值粒径1-5微米。

作为优化的，所述细化银晶粒的玻璃粉的软化温度在400-600°C。

一种细化银晶粒的玻璃粉的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)各原料按比例投入混料机，混合均匀；

步骤2)将混合均匀的原料分装至刚玉坩锅中，置于马弗炉中，950℃-1100℃熔炼30-120分钟，形成均一的玻璃液；

步骤3)将高温熔融的玻璃液迅速倒入双滚碾压机中碾成碎玻璃块，使用气流磨将玻璃粉粉碎至1-5μm。

一种细化银晶粒的玻璃粉在太阳能电池的高温烧结型银浆中应用。

有益效果：与现有技术相比，本发明的具体优势如下：

1、本发明的玻璃粉熔银能力较强，增强了银浆和硅发射极的反应活性，即在界面生长的银晶体增大增多，但由于玻璃粉的软化温度高，在一定程度上抑制了银晶粒的长大，使得银晶粒又小又多，从而提高银浆的欧姆接触但又不损失开路电压。

2、本发明的玻璃粉中硼含量比现有的玻璃粉含量高，提高了玻璃粉对银的作用力，使得玻璃粉既致密，又不会粘度很大。

附图说明

图1为含有本申请的浆料的银浆和硅反射极的界面处的银晶粒图。

图2为常规银浆与硅反射极的界面处银晶粒图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

一种细化银晶粒的玻璃粉,所述玻璃粉的组成及重量百分比含量包括：

作为优化的，所述M为碱金属元素的化合物。

作为优化的，所述卤化物为氯化物、氟化物、溴化物和碘化物中的至少一种。

作为优化的，所述细化银晶粒的玻璃粉的中值粒径1-5微米。

作为优化的，所述细化银晶粒的玻璃粉的软化温度在400-600°C。

ZnO为了降低玻璃粉的热膨胀系数，提高玻璃粉耐酸性和耐水性，但是如果ZnO的含量过高，玻璃会结晶，ZnO的重量百分比在8-11％之间，保证了玻璃粉不会结晶，同时又能提高玻璃粉的耐酸性和耐水性，和B

BaO和CaO为了降低玻璃粉的热膨胀系数，降低玻璃粉高温下的粘度，提高流动性，混合碱的作用，可以提高玻璃的耐酸性。

本发明的第二个方面提供了一种细化银晶粒的玻璃粉的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)各原料按比例投入混料机，混合均匀；

步骤2)将混合均匀的原料分装至刚玉坩锅中，置于马弗炉中，950℃-1100℃熔炼30-120分钟，形成均一的玻璃液；

步骤3)将高温熔融的玻璃液迅速倒入双滚碾压机中碾成碎玻璃块，使用气流磨将玻璃粉粉碎至1-5μm。

本发明的第三个方面还提供了一种细化银晶粒的玻璃粉，其应用于太阳能电池高温烧结型银浆中。

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

实施例1

实施例1提供了一种细化银晶粒的玻璃粉，按重量份计，其制备原料包括36％B

所述玻璃粉的中值粒径为1微米，软化温度为654℃。

本例还提供了上述细化银晶粒的制备方法，包括以下步骤：各原料按比例投入混料机，混合均匀；将混合均匀的原料分装至刚玉坩锅中，置于马弗炉中，950℃熔炼120分钟，形成均一的玻璃液；将高温熔融的玻璃液迅速倒入双滚碾压机中碾成碎玻璃块，使用气流磨将玻璃粉粉碎至1微米。