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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 *CN102126829A*(10)申请公布号 CN 102126829 A(43)申请公布日2011.07.20(12)发明专利申请(21) 申请号 201010555333.2(22) 申请日 2010.11.23(71) 申请人湖南威能新材料科技有限公司地址410013湖南省长沙市银盆南路 319号 高新区火炬城M3组团3栋4楼(72) 发明人周华张金玲刘继宇张海旺 甘卫平郭桂全向锋甘景豪(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人罗建民张天舒(51) In t.Cl.C03C 12/00(2006.01)H01L 31/02
2、24(2006.01)H01B 1/22(2006.01)(54)发明名称一种无铅玻璃粉及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆料制造的晶硅 太阳能电池(57)摘要一种无铅玻璃粉及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆料制造的晶硅 太阳能电池，无铅玻璃粉中各组分重量百分比含量为SiO22030%、B2O3215%、Bi2O3 4070%、ZnO1 10%、A12O31 10%、和 BaO1 5%。制备方 法为：(1)称量配制混合料；(2)将混合料放入坩埚中熔炼；(3)将熔制好的玻璃液 水淬；(4)干燥；(5)行星球磨粉碎成粉末；(6)过筛。用所述无铅玻璃粉与银粉、 添加剂和有机载体配制
3、得到所需的银浆料。将导电银浆料在电池基板上经丝网印 刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线，获得所需的太阳能电池。本发明的无 铅超细玻璃粉具有低的熔化温度、低的软化温度和低的线膨胀系数。权利要求书 1页说明书6页附图2页CN 102126829 ACN 102126829 ACN 102126834 A权利 要求书 1/1 页1. 一种无铅玻璃粉，其特征在于其组分包括 Bi2O3、ZnO、Al2O3、B2O3、 SiO2、BaO，各组分重量百分比含量为 SiO22030%、B2O3215%、Bi2O34070%、ZnO1 10%、AI2O31 10%和 BaO1 5%。根据权利要求1所述的无铅玻
4、璃粉，其特征在于无铅玻璃粉是所述组分混合料 在熔炼温度为11001300C，保温1030min熔制而成的。2. 根据权利要求2所述的无铅玻璃粉，其特征在于所述的无铅玻璃粉的粒径是大 小范围为0.55叩 及以下的超细玻璃粉。3. 根据权利要求3所述的玻璃粉的制备方法，其特征在于所述的无铅玻璃粉的粒 径形态为无规则多边形。4. 根据权利要求2所述的无铅玻璃粉，其特征在于所述的玻璃粉的软化点为425500E，线膨胀系数为7595X10-7/C。5. 种无铅玻璃粉制备方法，包括以下步骤：(1) 按重量百分比称取各原料配制混合料，即该无铅玻璃粉组分包括Bi2O3、ZnO、A12O3、B2O3、SiO2、
5、BaO，其重量百分比含量为 SiO2 2030%、B2O3 215%、Bi2O3 4070%、ZnO 1 10%、A12O3 1 10%和 BaO 1 5%;(2) 将混合料加热熔炼；(3) 将熔制好的玻璃液水淬；烘干水淬后的玻璃料；(5)将烘干后的玻璃料粉碎成粉末；过筛，玻璃粉粒径为在0.55叩及以下的超细玻璃粉。6. 根据权利要求6所述的无铅玻璃粉制备方法，其特征在于步骤 (2)中将混合料熔 炼是将混合料放入坩埚中，在电炉内加热熔炼，优选的是所述的坩埚为刚玉坩埚，所述的熔炼是加热熔炼温度为 11001300C，保温1030min。7. 根据权利要求6所述的无铅玻璃粉制备方法，其特征在于步骤
6、 (5)中将烘干后的 水淬玻璃料粉碎成粉末采用行星球磨法进行粉碎。8. 一种含权利要求1-6之一所述无铅玻璃粉的银浆料，其特征在于是用所述无铅 玻璃粉与银粉、添加剂和有机载体配制所得，优选的是银浆料所含组分的重量百分比组成为所述无铅玻璃粉占银浆料总重的110%，银粉占银浆料总重的6585%，有机载体占银浆料总重的1020%,添加剂占银浆料总重的0.11%。9. 种用权利要求所述银浆料制造的晶硅太阳能电池，其特征在于用所述的银浆 料在电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅 线，获得所需的太阳能电池。2CN 102126829 ACN 102126834 A说 明 书 1
7、/6 页一种无铅玻璃粉及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆料制造的晶硅太阳能电池技术领域本发明涉及一种无铅玻璃粉及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆 料制造的晶硅太阳能电池，具体地说是一种晶硅太阳能电池正面电极及栅线用导 电银浆料的无机粘结剂即晶硅太阳能电池正银浆料用的无铅超细玻璃粉及其制备 方法和含该玻璃粉的正银浆料以及用该正银浆料制造的晶硅太阳能电池。0001背景技术太阳能是一种绿色能源，因其无污染、取之不竭、不受地域资源限制等优点而越 来越受到人们的重视，所以太阳能电池应运而生了。晶硅太阳能电池是一种能将太 阳能转换成电能的半导体器件，在光照的条件下太阳能电池会产生电流，
8、通过栅 线和电极将电收集起来并传输出去。晶硅太阳能电池正表面电极及栅线都是由导 电银浆料通过高速高精度的丝网印刷、低温烘干、高温烧结等工艺而制成的。该 导电银浆料通常由银粉、玻璃粉和有机载体制备而成。其中玻璃粉在快速烧结时 液化，在银粉和硅基片之间起到粘结作用，同时起到穿透减反射膜的作用，使银 粉和硅基片之间形成良好的欧姆接触。玻璃粉的成份、含量、粒径大小和软化温 度会直接影响接触电阻、穿透减反射膜能力、电极的导电性能和电极与基板之间 的附着力等，从而影响太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。0003目前晶硅太阳能电池正银浆料中为降低制造玻璃粉时的熔化温度，广泛使 用的低熔玻璃大多都含有氧化铅，
9、铅对人类健康危害较大，能够在体内积聚而引 起铅中毒。为了更好地维护人类赖以生存的生活环境，欧盟、美国、日本等发达 国家纷纷制定了自己的环保政策，对其生产和进口的电子产品进行环保限制。电 子产品无铅化已成为电子制造业下一步的发展趋势。0004中国专利公开号 CN101376561A、CN101215091A等专利申请文献中公布 了一些铋酸盐体系的无铅中低温玻璃，但是这些玻璃普遍适用于等离子显示器 （PDP）、荧光显示器（VFD）、阴极射线管显示器（CRD）的封接和一般电子浆料的制 备，这些专利申请文献对所述玻璃粉的粒径没有要求，不利控制后续的烧结性能。在CN101215091A中，其公开的无铅玻
10、璃粉，其软化温度达560E，虽比传统玻璃的软化温度低，但仍属较高温度。在CN101376561A中，其玻璃粉的组成成分复杂较多，达12种成分原料之多，给生产控制造成难度，而且其熔化温度 最高达1450度，与传统玻璃相同，没有体现其具有低熔点。0002发明内容本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中制造无铅玻璃粉中存在的熔化温 度高、软化温度高、成分原料复杂、玻璃粉粒径大的问题，提供一种无铅玻璃粉 及其制备方法和含该玻璃粉的银浆料以及用该银浆料制造的晶硅太阳能电池，该 无铅玻璃粉的成分原料简单、熔化温度低、软化温度低、玻璃粉粒径细，所配制 的银浆料性能优异，用该银浆料制造的晶硅太阳能电池具有高的
11、光电转换率。0005CN 102126829 ACN 102126834 A0006说明书2/6页解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：一种无铅玻璃 粉，其组分包括 Bi2O3、ZnO、Al2O3、B2O3、SiO2、BaO，各组分重量百分比含量为 SiO2 2030%、B2O3 215%、Bi2O3 4070%、ZnO 1 10%、AI2O3 1 10% 和 BaO 1 5%。0007优选的是无铅玻璃粉是所述组分混合料在熔炼温度为11001300r，保温1030min熔制而成的。0008优选的是所述的无铅玻璃粉的粒径是大小范围为0.55叩的超细玻璃粉。0009玻璃粉粒径小于5um以保证银浆
12、料细度为10um以下；玻璃粉粒径越小， 表面活化能越高，在银浆料烧结过程中更利于与减反射膜的反应。0010进一步优选的是所述的无铅玻璃粉的粒径形态为无规则多边形。0011优选的是所述的无铅玻璃粉的软化点为 425500r，线膨胀系数在7595 X10-7/C。0012本发明一种无铅玻璃粉制备方法，包括以下步骤：0013 (1)按重量百分比称取各组分原料配制混合料，即该无铅玻璃粉组分为Bi2O3、ZnO、Al2O3、B2O3、SiO2、BaO，其质重量百分比含量为 SiO2 20 30%、B2O3 215%、Bi2O3 4070%、ZnO 1 10%、Al2O3 1 10%和 BaO 1 5%;
13、0014 (2)将混合料加热熔炼；0015 (3)将熔制好的玻璃液水淬；0016 (4)烘干水淬后的玻璃料；0017 (5)将烘干后的玻璃料粉碎成粉末；0018 (6)过筛，玻璃粉粒径为在0.55叩及以下的超细玻璃粉。0019之后测定该玻璃粉的线膨胀系数和软化点，经测试所述的玻璃粉的软化点为425500r，线膨胀系数在 7595X10-7/C。0020优选的是步骤中将混合料熔炼是将混合料放入刚玉坩埚中，在电炉内加 热熔炼。0021进一步优选的是所述的熔炼是加热熔炼温度为11001300r，保温1030mi n。0022优选的是步骤中将烘干后的水淬玻璃料粉碎成粉末采用行星球磨法进行 粉碎。002
14、3本发明中玻璃粉的组成成分中，Bi2O3是为了显著降低玻璃的软化温度； 加入SiO2和Al2O3可以降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的化学稳定性和热稳定 性，可用来调节玻璃的线膨胀系数和封接温度；B2O3能提高玻璃的热稳定性、 化学稳定性，还起到助熔化的作用；BaO是用来调节玻璃粉的玻璃态转变点、软 化点及烧结温度，同时可降低玻璃的熔化温度，但其量不宜多，否则会影响玻璃 的线膨胀系数。ZnO的加入可以增加玻璃的化学稳定性和耐水性，同时降低玻璃 的线膨胀系数。0024本发明一种含以上所述无铅玻璃粉的银浆料，是用所述无铅玻璃粉与银 粉、添加剂和有机载体配制所得。0025优选的是银浆料所含组分的重量百分
15、比组成为所述无铅玻璃粉占银浆料总 重的1-10%，银粉占银浆料总重的65-85%，有机载体占银浆料总重的10-20%, 添加剂TiO2占银浆料总重的0.1-1%。0026本发明一种用以上所述银浆料制造的晶硅太阳能电池，即用以上所述的银 浆料在4CN 102126829 ACN 102126834 A说明 书3/6页电池基板上将导电银浆料经丝网印刷烧结制得太阳能电池板正面电极及栅线，获得所需的太阳能电池。0027本发明的有益效果为：本发明无铅超细玻璃粉与基板具有高附着力、低的 软化温度和低的线膨胀系数，而且制备工艺简单，通过行星球磨粉碎后，该玻璃 粉粒径小、为无铅超细玻璃粉，用该玻璃粉作为粘结相制备的导电银浆料，与银 粉、硅基板浸润良好，适合高速高精度丝网印刷、制作晶硅太阳能电池正面电极 与栅线，烧结后能有效穿透减反射膜，和硅基板形成良好欧姆接触界面，电极与 栅线与基板的附着力强（不小于12MPa），不变形，单晶硅电池片光电转换效率高 达17.5%以上。附图说明图1为实施例1中的玻璃粉的SEM图；0029图2为采用实施例1中的玻璃粉配制成的导电银
