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硅太阳能电池用无铅导电银浆的研制

作　者: 胡小冬
导　师: 陈范才
学　校: 湖南大学
专　业: 应用化学
关键词: 无铅导电银浆无铅低熔玻璃粉流动性转变温度表面方阻
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

硅太阳能电池用导电银浆通常含铅,而电子产品的无铅化是我国、欧盟、美国、日本等国的强制要求,因此,研究和开发硅太阳能电池用无铅电极材料在解决资源短缺和环境污染方面,具有重要的意义和实用价值。本文主要通过研制有机载体和无铅低熔玻璃粉制备硅太阳能电池用无铅导电银浆。采用烘干曲线进行实验,对以乙基纤维素为增稠剂,松油醇和乙二醇乙醚乙酸酯为溶剂的一系列有机载体的挥发性进行了研究,并比较了不同溶剂对有机载体挥发性能的影响,通过使用混合溶剂得到具有层次挥发性的有机载体用混合有机溶剂,表现出良好的性能。当乙基纤维素的含量为8%时,有机载体与玻璃粉的相容性最佳。有机载体中添加适量的氢化蓖麻油,能改善其触变性。由热重分析曲线得出在150℃时,有机载体挥发速度最快,从而优化了烧结工艺。利用正交试验法筛选出流动性较好的玻璃体系。将不同配比的Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、ZnO和金属氧化物D的混合体在1200℃熔制得出一系列的无铅低熔玻璃料,并通过调整行星式球磨机的球磨时间（球磨机的转速为450r/min;球料的质量比为2:1;水料重量比为1:1）,得到平均粒径约为2μm的无铅低熔玻璃粉。采用正交试验法筛选出流动性较好的玻璃组成,即Bi₂O₃的含量为67%、B₂O₃的含量为20%、SiO₂的含量为3%、ZnO的含量为2%、金属氧化物D的含量为8%。根据正交筛选试验的结果,采用单因素试验法研究了Bi₂O₃/B₂O₃的比值、ZnO的含量、SiO₂的含量和金属氧化物D的含量对无铅低熔玻璃粉的流动性和转变温度tg的影响。研究结果表明:当Bi₂O₃的含量为62.7%、B₂O₃的含量为18.8%、SiO₂的含量为6%、ZnO的含量为1.5%、金属氧化物D的含量为8%时,无铅低熔玻璃粉的流动性较大（流动柱直径32.80mm）,转变温度tg较低（460.8℃）。选用纯度为99.99%以上,平均粒径小于2μm（最大粒径不超过2.5μm）的球状超细银粉,配以适量无铅低熔玻璃粉和有机载体制备成导电银浆,经球磨混匀,测得其固体质量分数为76.12%,细度为10.4μm。将其用丝网印刷在经过处理后的多晶硅片上,在720℃烧结后,表面光亮平滑,分辨率为3mm,膜厚为（15±3）μm时,表面方阻为4.2×10^-3Ω/mm²,附着力为4N。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-23
  1.1 太阳能电池的分类及其特性简介  9-13
    1.1.1 硅太阳能电池  9-11
    1.1.2 多元化合物薄膜太阳能电池  11-12
    1.1.3 聚合物多层修饰电极型太阳能电池  12
    1.1.4 纳米晶太阳能电池  12-13
  1.2 硅太阳能电池概述  13-15
    1.2.1 硅太阳能电池的基本原理  13
    1.2.2 硅太阳能电池主要生产工艺  13-14
    1.2.3 硅太阳能电池用导电浆料的丝网印刷工艺  14
    1.2.4 硅太阳能电池用导电浆料  14-15
  1.3 导电浆料及其主要原料的研究进展  15-22
    1.3.1 导电浆料的研究进展  15-16
    1.3.2 导电浆料用超细银粉的研究进展  16-18
    1.3.3 导电浆料用有机载体的研究进展  18-19
    1.3.4 导电浆料用玻璃粉的研究进展  19-22
  1.4 本课题的意义和研究内容  22-23
第2章导电银浆用有机载体的研究  23-30
  2.1 实验部分  23-24
    2.1.1 主要药剂和仪器  23
    2.1.2 溶剂的配制  23-24
    2.1.3 有机载体的配制  24
    2.1.4 有机载体与玻璃料的相容性  24
    2.1.5 有机载体粘度测量  24
    2.1.6 有机载体热重分析  24
  2.2 结果与讨论  24-28
    2.2.1 纯溶剂挥发性能的测定  24-25
    2.2.2 混合溶剂挥发性能的测定  25-26
    2.2.3 有机载体与玻璃料的相容性  26
    2.2.4 有机载体的触变性  26-27
    2.2.5 有机载体配方  27-28
    2.2.6 有机载体热重分析曲线  28
  2.3 本章小结  28-30
第3章导电银浆用无铅低熔玻璃粉的研究  30-44
  3.1 实验部分  30-35
    3.1.1 主要药剂和仪器  30
    3.1.2 实验过程  30-35
  3.2 结果与讨论  35-43
    3.2.1 无铅低熔玻璃粉的球磨时间与粒径的关系  35-36
    3.2.2 无铅低熔玻璃粉流动性的优选实验结果  36
    3.2.3 无铅低熔玻璃粉组成对流动性和转变温度tg的影响  36-42
    3.2.4 无铅低熔玻璃粉配方及相关的性能测试  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章无铅导电银浆的制备与性能测试  44-53
  4.1 实验部分  44-50
    4.1.1 主要药剂和仪器  44
    4.1.2 实验过程  44-50
  4.2 结果与讨论  50-52
    4.2.1 导电银浆银粉的选择  50
    4.2.2 导电银浆中无铅低熔玻璃粉含量的选择  50-51
    4.2.3 导电银浆烧结温度的选择  51
    4.2.4 导电银浆的性能测试结果  51-52
  4.3 本章小结  52-53
结论  53-55
参考文献  55-60
致谢  60

硅太阳能电池用无铅导电银浆的研制

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