專利名稱：含碲玻璃材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅晶太陽能電池領域，特別是涉及一種含碲玻璃材料及其制備方法和應用。
背景技術：
通用的硅晶太陽能電池由P型硅晶半導體襯底、N型擴散層、減反射膜、背面電極和正面電極等組成。正面電極一般是采用絲網印刷的方式把漿料印刷在減反射膜上經過50(Γ900 下快速燒結形成的。工業化生產采用的正面電極漿料主要由銀、玻璃材料和有機 載體等組分軋制而成。在燒結過程中，正面電極漿料中玻璃材料的作用是將減反射膜熔化并除去，獲得正面電極和N型擴散層之間的點接觸，此過程通常稱為燒穿(Fire-through)。燒結過程中玻璃材料對太陽能電池性能影響很大。當正面電極未貫穿減反射膜時，會造成粘結強度波動以及不能在正面電極和N型擴散層之間獲得穩定歐姆接觸等問題，不足的歐姆接觸可在輸出期間引起損失，從而導致太陽能電池的較低轉化效率以及電流/電壓特性的下降。但是若正面電極貫穿減反射膜后貫穿N型擴散層下方并侵入半導體襯底，則P-N結可能損壞，且由電流/電壓特性測量獲得的填充因子會受到不利影響。為了獲得合適的燒穿，優選對減反射膜具有良好溶解性的玻璃材料作為正極銀漿中的玻璃料。其中含有氧化鉛的玻璃材料經常作為常規銀漿中的玻璃料來形成電極，因為含鉛玻璃的軟化點易于調節，與硅襯底具有良好粘結性，可較徹底地燒穿減反射膜，制備的太陽能電池性能良好。但是，近年來隨著人們環保意識的提高，含氧化鉛的玻璃材料由于其毒性及污染問題，限制了其進一步應用。

發明內容
基于此，有必要提供一種無鉛、低熔且穩定性較好的含碲玻璃材料及其制備方法。一種含碲玻璃材料，包括如下摩爾百分含量的各組分TeO230 70% ；ZnO2 25% ；Nb2O50 30% ；Bi2O30 25%;BaO0^20% ；WO30 30%;MoO30 20%;以及SiO20 25%。在其中一個實施例中，所述TeO2與所述ZnO的摩爾百分含量的比值為1飛1。在其中一個實施例中，所述WO3與所述MoO3的摩爾百分含量之和占所述含締玻璃材料中各組分總摩爾量的的(Γ35%。在其中一個實施例中，所述含碲玻璃材料的軟化溫度為50(T650°C ;所述含碲玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為53 120X10_V°C。一種含碲玻璃材料的制備方法，包括如下步驟按照如下各摩爾百分含量稱取各原料，混合后得到混合料，TeO20 70% ；ZnO2 25%;Nb2O50 30% ；Bi2O30 25% ；BaO0 20% ； WO30 30% ；MoO30 20% ；以及SiO20 25% ；將所述混合料置于70(Γ1000 下加熱熔融，得到熔融玻璃液；對所述熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃；以及將所述顆粒狀玻璃球磨、過篩，得到所述玻璃材料。在其中一個實施例中，所述TeO2與所述ZnO的摩爾百分含量的比值為1飛1。在其中一個實施例中，所述WO3與所述MoO3的摩爾百分含量之和占所述含碲玻璃材料中各組分總摩爾量的的(Γ35%。在其中一個實施例中，所述淬火處理是水淬；所述過篩過程中使用的分子篩的目數大于100目。上述含碲玻璃材料以TeO2組分為主要玻璃形成體，具有低熔化溫度、高度耐久且易于將銀溶于固溶體的優點；且TeO2具有與氧化硅的極低反應性以及較寬的紅外透過區、高的光電耦合系數、較好的抗腐蝕性能、較高的折射率、較低的熔制溫度，低的聲子能量和較好的化學穩定性等一系列特點。此外,上述含碲玻璃材料的配方中加入有WO3和MoO3,可以有效提高玻璃材料中聲子的能量以及降低玻璃材料的玻璃化轉變溫度；配方中加入有0 30%的Nb205、2 25%的ZnO及0 20%的BaO，在提高玻璃材料的熱穩定性的同時，又可降低整個玻璃材料的析晶傾向。此外，該含碲玻璃材料中不含Pb等易污染金屬，符合環保的要求。由于上述含碲玻璃材料具有較高的熱穩定性、化學穩定性以及較強的耐腐蝕能力，且對銀的固含量較高、對氧化硅的反應性較低，玻璃材料的軟化溫度為50(T650°C，在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為53 120X 10_7/°C，因此該含碲玻璃材料可以替代傳統的含鉛玻璃粉，在硅晶太陽能電池正面電極漿料中應用，可獲得具有性能和特性與常規太陽能電極的性能和特性相當甚至更優的太陽能電池。


圖I為一實施方式的含碲玻璃材料的制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對含碲玻璃材料及其制備方法和應用進行進一步的說明。
一實施方式的含碲玻璃材料，包括如下摩爾百分含量的組分TeO20 70% ；ZnO2 25% ；Nb2O50 30%;Bi2O30 25% ；BaO0 20% ；WO30 30% ； MoO30 20% ；以及SiO20 25%。其中，在優選的實施方式中，TeO2與ZnO的摩爾百分含量的比值為f 6: I。進一步優選的，WO3與MoO3的摩爾百分含量之和占含碲玻璃材料中各組分總摩爾量的的0 35%。該含碲玻璃材料的軟化溫度為50(T650°C ;含碲玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為53 120X10_V°C。該含碲玻璃材料以TeO2組分為主要玻璃形成體，具有低熔化溫度、高度耐久且易于將銀溶于固溶體的優點；且TeO2具有與氧化硅的極低反應性以及較寬的紅外透過區、高的光電耦合系數、較好的抗腐蝕性能、較高的折射率、較低的熔制溫度，低的聲子能量和較好的化學穩定性等一系列特點。此外，上述含碲玻璃材料的配方中加入有WO3和MoO3，可以有效提高玻璃材料中聲子的能量以及玻璃材料的玻璃化轉變溫度；配方中加入有(Γ30%的Nb205、2 25%的ZnO及0 20%的BaO，在提高玻璃材料的熱穩定性的同時，又可降低整個玻璃材料的析晶傾向。此外，該含碲玻璃材料中不含Pb等易污染金屬，符合環保的要求。此外，本實施方式還提供了一種含碲玻璃材料的制備方法，如圖I所示，包括如下步驟步驟S110，按照如下各摩爾百分含量稱取各原料，混合后得到混合料，TeO20 70% ；ZnO2 25% ；Nb2O50 30% ；Bi2O30 25% ；BaO0 20% ；WO30 30% ；MoO30 20% ；以及SiO20 25%。步驟S 120，將混合料置于70(Tl000°C下加熱熔融，得到熔融玻璃液。步驟S130，對熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃。其中，淬火處理是水淬。步驟S140，將顆粒狀玻璃球磨、過篩，收集到的玻璃粉即為玻璃材料。其中，過篩過程中使用的分子篩的目數大于100目。該制備方法制備過程簡單，對設備要求低，可廣泛推廣應用。以下為具體實施例部分含碲玻璃材料的制備過程包括如下步驟
I)、按照下表I中各實施例的摩爾百分含量數據稱取各原料組分；2)、將步驟I)中稱量好的各原料使用球磨機進行混勻，混合后裝入熔融石英或剛玉坩堝中，在高溫爐中加熱形成熔融玻璃液；3)、將熔融玻璃液倒入水中快速冷卻，然后烘干得到顆粒狀玻璃；4)、將顆粒狀玻璃用球磨機球磨至O. 5^3 μ m，球磨后的玻璃粉過200目篩，得到粉狀的含碲玻璃材料；5)、取步驟4)得到的粉狀的含碲玻璃材料適量采用差示掃描量熱分析法(DSC法)測試軟化點溫度，結果見下表I ;6)、取步驟4)得到的粉狀的含碲玻璃材料適量再次熔化成玻璃液后倒入圓柱形模具中，做成圓柱形的試樣測試25 300°C范圍內的熱膨脹系數α，結果見下表I。
表I--組分或性能實施.I I實施倒2實*倒3實施例4
...............................................................................................................................................——^丨j丨…圖..................................................................................................;~1
TeO2 45505565
ZnO__10__6__2__15
Nb2Os__5___30__12
Bi2O3 6108
RaO 12 89
WO3520
MoO.；714
SiO2 10 25
加熱溫度(V } 1000950850750保溫時間
30100150200
(Iitin)
軟化溫度 ΓΟ 591612539574
α ( 10'7/€ ) 60m94113由于上述含碲玻璃材料具有較高的熱穩定性、化學穩定性以及較強的耐腐蝕能力，且對銀的固含量較高、對氧化硅的反應性較低，玻璃材料的軟化溫度為50(T650°C，在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為53 120X 10_7/°C，因此該含碲玻璃材料可以替代傳統的含鉛玻璃粉，在硅晶太陽能電池正面電極漿料中應用，可獲得具有性能和特性與常規太陽能電極的性能和特性相當甚至更優的太陽能電池。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附 權利要求為準。
權利要求
1.一種含碲玻璃材料，其特征在于，包括如下摩爾百分含量的各組分 TeO2 30 70% ； ZnO 2 25% ；Nb2O5 0 30% ；Bi2O3 0 25% ； BaO (Γ20% ； WO3 (Γ30% ； MoO3 0 20% ；以及 SiO2 0 25%。
2.根據權利要求I所述的含碲玻璃材料，其特征在于，所述TeO2與所述ZnO的摩爾百分含量的比值為1飛1。
3.根據權利要求I所述的含碲玻璃材料，其特征在于，所述WO3與所述MoO3的摩爾百分含量之和占所述含碲玻璃材料中各組分總摩爾量的(Γ35%。
4.根據權利要求I所述的含碲玻璃材料，其特征在于，所述含碲玻璃材料的軟化溫度為50(T650°C ;所述含碲玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為53 120X10_7/°C。
5.—種如權利要求1 4中任一項所述的含締玻璃材料在娃晶太陽能電池正面電極衆料中的應用。
6.一種含碲玻璃材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 按照如下各摩爾百分含量稱取各原料，混合后得到混合料， TeO2 30 70% ； ZnO 2 25% ；Nb2O5 0 30% ；Bi2O3 0 25% ； BaO (Γ20% ； WO3 (Γ30% ； MoO3 0 20% ；以及 SiO20 25% ； 將所述混合料置于70(Ti00(rc下加熱熔融，得到熔融玻璃液； 對所述熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃；以及 將所述顆粒狀玻璃球磨、過篩，得到所述含碲玻璃材料。
7.根據權利要求7所述的含碲玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述TeO2與所述ZnO的摩爾百分含量的比值為1飛1。
8.根據權利要求7所述的含碲玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述WO3與所述MoO3的摩爾百分含量之和占所述含碲玻璃材料中各組分總摩爾量的(Γ35%。
9.根據權利要求7所述的含碲玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述淬火處理是水淬；所述過篩過程中使用的分子篩的目數大于100目。
全文摘要
本發明涉及一種含碲玻璃材料及其制備方法和應用。該含碲玻璃材料包括如下摩爾百分含量的組分TeO230~70%、ZnO2~25%、Nb2O50~30%、Bi2O30~25%、BaO 0~20%、WO30~30%、MoO30~20%以及SiO20~25%。上述玻璃材料以低熔化溫度的碲酸鹽玻璃代替了傳統的含鉛玻璃，同時，通過引入一些網絡外體和網絡中間體構成三維網絡骨架來增加玻璃材料的穩定性，得到的玻璃材料無鉛、低熔且穩定性較好。
文檔編號C03C3/12GK102898024SQ20121036637
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者曹秀華, 陳積世, 魏艷彪, 熊康, 仝曉玲 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司