晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉及其制备方法。

背景技术

随着环境污染、生态环境破坏及资源枯竭的日趋严重，太阳能电池发电，又称光伏发电，作为最佳的替代能源而最受瞩目。其中晶硅太阳能电池，由于具有相对高的转换效率和稳定的结构，是目前太阳能电池市场主力军。导电浆料作为太阳能电池的电极材料，负责收集太阳能电池光生载流子，是生产太阳能电池的关键材料。正面银浆是太阳能电池的关键材料，决定着太阳能的转化效率。玻璃粉在接触形成的过程中起了至关重要的作用，通过蚀穿减反膜使银与主体达到欧姆接触，同时降低银粉颗粒之间烧结所需要的温度，促进栅线与硅附着的功能。因此，制备一种绿色无铅无铋、低熔点和高转化效率的正银玻璃粉至关重要。

发明内容

本发明提供了一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。

进一步地，各所述原料按重量份数计为氧化硅20～35份、氧化锡1～5份、五氧化二妮1～10份、氧化钡10～20份、氧化硼5～20份、氧化锌5～15份、五氧化二磷1～5份、玉米芯粉末5～10份。

进一步地，所述玉米芯粉末采用玉米芯粉末和板栗壳粉末代替，所述玉米芯粉末和板栗壳粉末的质量比玉米芯粉末：板栗壳粉末=1:1～4。

进一步地，所述玉米芯粉末和板栗壳粉末均为过目数为300～500目筛网的过筛粉。

本发明还公开了上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液；

(4) 将玻璃液倒入纯水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

进一步地，所述步骤(3)中熔制的熔炼温度为800～1500℃，保温时间为1～2 h。

进一步地，所述步骤(5)中，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=5～10:1:1，球磨转速为20-24 r/min，球磨时间为6～24 h。

进一步地，所述分散剂为异丙醇。

因此，通过上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明制备的正面银浆用玻璃粉具有串联电阻低，并联电阻高，短路电流大，开路电压高，玻化温度合适、热膨胀系数小、附着力高、漏电流小、光电转换效率高，在120℃、≥96％RH相对湿度环境下老化1000 h，银层不鼓包、不脱落、不开裂，制备得到的玻璃粉可有效取代进口，打破国外的技术垄断。

具体实施方式

下面结合实施例进行详细的说明：

实施例1

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡3份、五氧化二妮6份、氧化钡14份、氧化硼9份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯粉末6份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为900℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒180℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

实施例2

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅25份、氧化锡4份、五氧化二妮3份、氧化钡10份、氧化硼6份、氧化锌8份、五氧化二磷2份、玉米芯粉末8份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为1200℃，保温时间为1 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒150℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=8:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

实施例3

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅30份、氧化锡1份、五氧化二妮6份、氧化钡12份、氧化硼10份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯粉末5份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为1100℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒150℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=9:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

实施例4

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅26份、氧化锡3份、五氧化二妮5份、氧化钡10份、氧化硼15份、氧化锌10份、五氧化二磷2份、玉米芯粉末6份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为1300℃，保温时间为1 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒150℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=8:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

实施例5

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡4份、五氧化二妮6份、氧化钡15份、氧化硼15份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯粉末6份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为1200℃，保温时间为1 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒140℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

实施例6

一种晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅23份、氧化锡5份、五氧化二妮3份、氧化钡18份、氧化硼12份、氧化锌12份、五氧化二磷1份、玉米芯粉末5份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

上述晶体硅太阳能电池用无铅无铋玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为1300℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒160℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=8:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到干燥玻璃粉。

对比例1

一种玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌和玉米芯粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡3份、五氧化二妮6份、氧化钡14份、氧化硼9份、氧化锌10份、玉米芯粉末6份。其中所述玉米芯粉末为过目数为300目筛网的过筛粉末。

本对比例上述玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为900℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒180℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到本对比例的干燥玻璃粉。

对比例2

一种玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯-板栗壳混合粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡3份、五氧化二妮6份、氧化钡14份、氧化硼9份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯-板栗壳混合粉末6份。其中所述玉米芯-板栗壳混合粉末为玉米芯粉末和板栗壳粉末按质量比玉米芯粉末：板栗壳粉末=1:1的比例混合均匀而成，所述玉米芯粉末和板栗壳粉末均为过目数为300目筛网的过筛粉末。

本对比例上述玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为900℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒180℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到本对比例的干燥玻璃粉。

对比例3

一种玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯-板栗壳混合粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡3份、五氧化二妮6份、氧化钡14份、氧化硼9份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯-板栗壳混合粉末6份。其中所述玉米芯-板栗壳混合粉末为玉米芯粉末和板栗壳粉末按质量比玉米芯粉末：板栗壳粉末=1:2的比例混合均匀而成，所述玉米芯粉末和板栗壳粉末均为过目数为300目筛网的过筛粉末。

本对比例上述玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为900℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒180℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到本对比例的干燥玻璃粉。

对比例4

一种玻璃粉，制作原料包含氧化硅、氧化锡、五氧化二妮、氧化钡、氧化硼、氧化锌、五氧化二磷和玉米芯-板栗壳混合粉末。各所述原料按重量份数计为氧化硅22份、氧化锡3份、五氧化二妮6份、氧化钡14份、氧化硼9份、氧化锌10份、五氧化二磷3份、玉米芯-板栗壳混合粉末6份。其中所述玉米芯-板栗壳混合粉末为玉米芯粉末和板栗壳粉末按质量比玉米芯粉末：板栗壳粉末=1:4的比例混合均匀而成，所述玉米芯粉末和板栗壳粉末均为过目数为300目筛网的过筛粉末。

本对比例上述玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按照所述原料重量分数配比称量各组分；

(2) 将各组分加入混料机中混合均匀制得混合粉料，将混合粉料装入石英坩埚；

(3) 将装有上述混合粉料的石英坩锅放入马弗炉熔制成为玻璃液，熔制的熔炼温度为900℃，保温时间为2 h；

(4) 保温结束后将玻璃液倒入去离子水中，水淬制备得到玻璃颗粒；

(5) 将所述玻璃颗粒180℃烘干后加入球磨罐，加入磨球和分散剂进行球磨，磨球、玻璃颗粒与分散剂的比例质量比为磨球：玻璃颗粒：分散剂=7:1:1，球磨转速为24 r/min，球磨时间为20 h；其中分散剂为异丙醇；

(6) 将球磨后的玻璃粉与分散剂混合物采用500目筛网筛选，过筛后粉烘干除去分散剂，得到粉体粉碎，再过2500目筛，得到本对比例的干燥玻璃粉。

实施例7

将实施例1～6和对比例1～4所述方法制备的玻璃粉测试其玻璃化转变温度，再将各实施例和对比例所述方法制备的玻璃粉分别制成产品测试其光电转化率，其结果如表1所示。

表1

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。