【原创】太阳能电池银浆用玻璃粉研究现状


来源:中国粉体网   星耀

[导读]  玻璃粉作为银浆的重要组成之一,通过调节银浆的性能,从而对太阳能电池的电性能和光电转化效率产生影响。

中国粉体网讯  能源一直是人们赖以生活与成长的重要基础,面对化石能源濒临枯竭以及环境污染的局面,人们开始把目光转向风能、地热能以及太阳能等洁净的新型可再生能源。其中,太阳能的利用方式之一是太阳能电池,而晶硅太阳能电池因其高的光电转换效率以及成熟的市场等优势得到了大力发展。对于晶硅太阳能电池而言,银浆料是其中重要的一部分,玻璃粉又在银浆料中饰演着重要的角色。


 

图片来源:Pixabay


1 太阳能电池正面银浆构成


晶硅太阳能电池主要是依靠正电极来收集电流,所以正电极对太阳能电池转换效率具有很大的影响,而正电极材料主要是银电子浆料。


银电子浆料是由银粉(导电相)、玻璃粉(无机粘结相)和有机载体(承介质)构成,其中玻璃粉在银浆中的含量仅为1wt%-5wt%,但是却起着腐蚀氮化硅层,构成电极,搭起电子运输的桥梁等至关重要的作用。


 

光伏银浆制备工艺流程图


全球四大浆料厂(韩国SDI、美国杜邦、德国贺利氏和台湾硕禾)在银浆领域处于世界领先地位,十分注重核心技术的保护,以杜邦为例,杜邦申请了正面银浆用玻璃粉的专利至少十几篇。


2 玻璃粉的作用


玻璃粉作为银浆的重要组成之一,通过调节银浆的性能,从而对太阳能电池的电性能和光电转化效率产生影响。


玻璃粉熔融后可以将银粉粘结,同时还能作为助烧剂降低烧结温度。正银浆料体系中的玻璃粉体系还需要有一定的腐蚀能力,够熔化蚀刻硅基板上部的减反射层,使银粉与硅基板形成欧姆接触,因此玻璃粉体系需要有适宜的软化温度,如果软化温度过高,在烧结时间内玻璃粉熔融不全,就不能良好的蚀刻减反射层。


3 正面浆料玻璃粉要求


作为正面银浆料中的无机粘结相,玻璃粉需要具备以下几个要求:


 

4 太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备


何云飞发明了一种太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法,它解决了现有玻璃粉没有相应的制备方法、仅依靠人工经验制备、制备速度慢等技术问题。步骤如下:


(1)按重量百分比,称取原料:PbO:35‑65%、B2O3:12‑20%、Al2O3:1‑4%、ZnO:5‑15%、SiO2:3.8‑7.6%、Li2O:0.5‑2.5%、Ag2O:0.3‑1.2%、Ti02:0.6‑1.8%、MgO:1‑3%和ZrO2:3‑7%;

(2)将步骤1中的各原料一起放入到搅拌装置中,制得混合料;

(3)将步骤2中的混合料倒入坩埚中,加盖后放入马弗炉内,加热熔融成玻璃液;

(4)将步骤3中的玻璃液直接倒入水中进行淬冷,制得玻璃料;

(5)将步骤4中的玻璃料放入到烘箱中;

(6)将烘干好的玻璃料进行粉碎,即可得到玻璃粉。


在低熔点玻璃粉中,铅一直具有特殊作用,实际使用的浆料中基本都含有大量的铅。当前光伏产业使用的玻璃粉大部分为含铅玻璃粉,但是铅作为重金属,对人的健康和环境带来很大危害,玻璃粉的无铅化成为大势所趋。通过溶胶-凝胶法制备的无铅玻璃粉流程如下

 

溶胶-凝胶法制备无铅掺杂玻璃粉流程图


溶胶-凝胶法制备的无铅掺杂玻璃粉拥有更明显的优势,例如成分均匀,纯度高,易于掺杂,粉末易于细化,并且玻璃粉倾向于具有较小的平均颗粒尺寸。


参考来源:

【1】周波.多晶硅太阳能电池正面银浆料用无铅玻璃粉的制备及光电性能研究.2020.

【2】王双华.晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备与性能研究.2017.

【3】董芸谷.晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备与研究.2020.

【4】华经情报网《光伏银浆市场现状,银粉进口依赖严重,正面银浆国产化,消耗增长》

【5】董戈.晶硅太阳能电池导电浆料用有机载体的制备及性能研究.2021.

【6】何云飞.一种太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法.2021.

(中国粉体网编辑整理/星耀)

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作者:星耀

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