太阳能电池银浆用粘接相的性能与表征

【摘要】：摘要：随着常规能源趋于枯竭和生态环境加速恶化,太阳能作为一种洁净可再生能源,越来越受到人们的青睐。 本论文以低温烧结型银基浆料和低温固化型银基浆料用粘结相为研究对象,以工业生产中的经济效益和产品质量为参考指标。通过熔融-水淬-球磨法制备了太阳能电池正面电极浆料用的玻璃粉,其中玻璃粉球磨工艺的优化实验和低温固化银基浆料中粘结相的探索实验均在生产线上,进行大批数据和相关实验结论为工艺技术提供了重要的参考依据。主要包括以下几个部分： 第一,概述了中国目前严峻的行业形势及开发太阳能光伏电池的重要性,并分别总结了单晶硅太阳能电池和非晶硅／晶硅异质结HIT电池的结构、工作原理方面的内容,最后对本文的研究价值和主要研究内容做了说明。 第二,实验方案设计中对原理的分析引导着晶体硅太阳能电池正面银浆用玻璃粉制备工艺的合理进行,此外,对各种分析手段和表征方法也做了详细的介绍。 第三,以应用于晶体硅太阳能电池正面电极银浆的玻璃粉为研究对象,设计了一系列有代表性的组分配方。通过SEM.DSC.可焊性测试和电性能测试等常规分析手段,获得较优的组分配比为65wt.%PbO-17wt.%SiO2-4wt.%B203-6wt.%A1203-7wt.%Bi2O3,其单晶硅太阳能电池片的转换效率可达到17.72%； 第四,用单因素实验法和正交试验设计法考察不同固液比、料球比、磨球级配、球磨时间和磨机转速等因素变化对高能球磨法细化玻璃粉粒径的影响,并应用于太阳能电池上以确定最佳球磨工艺。 第五,对于低温固化型银基浆料而言,树脂体系中固化剂的用量,固化温度和固化时间等参数的确定为浆料的应用提供了很好地指导意义。采用非等温DSC法对5,10,15,20,25和30wt.%的固化剂进行了不同升温速率的扫描,最终确定E-44/QNP1体系的最佳固化工艺为110℃保温20min,此时制备的低温固化银浆具有致密平整的膜结构,且电性能良好。全文图43幅,表11个,参考文献66篇。 【关键词】：导电浆料 玻璃粉 球磨工艺 低温固化 环氧树脂
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 综述10-26
• 1.1 光伏行业发展现状10-11
• 1.2 晶体硅太阳能电池11-18
• 1.2.1 晶体硅太阳能电池的结构11-12
• 1.2.2 晶体硅太阳能电池的工作原理12-13
• 1.2.3 晶体硅太阳能电池的基本工艺13-16
• 1.2.4 晶体硅太阳能电池相关特性参数16-18
• 1.3 非晶硅/单晶硅异质结(HIT)太阳电池18-20
• 1.3.1 HIT电池结构及其特性18-19
• 1.3.2 HIT电池的基本工艺19-20
• 1.4 导电浆料20-22
• 1.4.1 导电浆料的分类20-21
• 1.4.2 导电浆料的组成21
• 1.4.3 导电机理21-22
• 1.5 晶体硅太阳能电池电子浆料用低熔玻璃粉22-24
• 1.5.1 低熔玻璃的技术要求23
• 1.5.2 低熔玻璃的无铅化23-24
• 1.6 本论文的选题背景24-25
• 1.7 本论文的研究内容25-26
• 2 实验部分26-40
• 2.1 原料的选择及制备过程26-28
• 2.1.1 导电银粉的制备26
• 2.1.2 玻璃粉的制备26-27
• 2.1.3 有机载体的选择27
• 2.1.4 正面银浆的制备方法27-28
• 2.2 实验设计原则28-33
• 2.2.1 丝刷正电极的导电方式28-29
• 2.2.2 玻璃的形成规则29-31
• 2.2.3 玻璃粉的润湿性能31
• 2.2.4 玻璃粉的粒径要求31
• 2.2.5 玻璃形成的热力学条件31-32
• 2.2.6 玻璃形成的动力学条件32-33
• 2.3 实验方法33-34
• 2.3.1 正银浆料用玻璃粉的制备实验33
• 2.3.2 正电极浆料用玻璃粉球磨工艺优化33-34
• 2.3.3 厚膜电极的制备34
• 2.4 性能表征及研究方法34-40
• 2.4.1 玻璃粉的DSC分析34
• 2.4.2 玻璃粉X衍射法物相分析34-35
• 2.4.3 玻璃粉粒径分布分析35
• 2.4.4 线膨胀系数测定35
• 2.4.5 表面形貌研究35-36
• 2.4.6 浆料的细度测试36
• 2.4.7 导电性能测试36-38
• 2.4.8 可焊性测试38
• 2.4.9 低温固化银浆附着力的测定38-39
• 2.4.10 电池电性能测试39-40
• 3 太阳能电池正面电极银浆用玻璃粉的研究40-58
• 3.1 正银浆料用玻璃粉的XRD分析40-42
• 3.2 正银浆料用玻璃粉的DSC分析42-43
• 3.3 玻璃浆-硅片烧结样XRD分析43-44
• 3.4 正银浆料用玻璃粉球磨工艺的探索44-57
• 3.4.1 干磨和湿磨的差别45-46
• 3.4.2 低熔玻璃粉球磨单因素优选实验46-51
• 3.4.3 低熔玻璃粉球磨正交优选实验51-56
• 3.4.4 对电池片的影响56-57
• 3.5 结论57-58
• 4 低温固化浆料用粘结相的研究58-69
• 4.1 环氧树脂的定义58-59
• 4.1.1 环氧树脂胶粘剂的特性58-59
• 4.1.2 环氧树脂的分类和选择59
• 4.2 E-44树脂固化剂的选择与优化59-61
• 4.3 固化试验设计原理61-62
• 4.3.1 固化剂最佳用量的确定61
• 4.3.2 固化工艺的确定61-62
• 4.4 E-44/QNP1体系固化剂含量的探讨62-63
• 4.5 E-44/QNP1体系固化反应工艺条件的探讨63-64
• 4.6 固化反应动力学参数的确定64-66
• 4.7 树脂固化时间的确定66-67
• 4.8 E-44树脂所配浆料的表面形貌分析67
• 4.9 本章小结67-69
• 5 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读学位期间主要的研究成果目录74-75
• 致谢75

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