太陽能電池用含鉛導(dǎo)電銅漿的制備及應(yīng)用

【摘要】：隨著煤、石油等傳統(tǒng)能源的短缺和環(huán)境污染的加劇，新型清潔能源逐漸受到人們的重視，其中最受矚目的是太陽能。太陽能電池是直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其轉(zhuǎn)換過程中污染很小。目前在太陽能電池中，晶體硅太陽能電池以其技術(shù)成熟、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在晶體硅太陽能電池中，導(dǎo)電銀漿廣泛用于正極材料中，但是隨著銀的價格不斷上漲，導(dǎo)電銀漿的成本也不斷上升，因此一些賤金屬材料被開發(fā)出來用于導(dǎo)電漿料。在賤金屬中，銅的導(dǎo)電性幾乎與銀相當(dāng)，也沒有Ag+遷移的缺陷，而且價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于銀，這使得銅成為一種較為理想的材料，導(dǎo)電銅漿也成為一種有前景的漿料。因此對于晶體硅太陽能電池用導(dǎo)電銅漿的研究具有重要意義。 本論文采用混合研磨法將銅粉、PbO-B2O3系含鉛玻璃粉和有機(jī)載體制備成導(dǎo)電銅漿，并優(yōu)化了組成配比和燒結(jié)工藝。對含鉛玻璃粉和有機(jī)載體進(jìn)行了研究，對導(dǎo)電銅漿的電性能、穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行了研究，將導(dǎo)電銅漿應(yīng)用在太陽能電池正極上，并制成太陽能電池片，用I-V測試儀對其進(jìn)行性能測試。 選用PbO、B2O3、SiO2、Al2O3、ZnO、ZrO2和P2O5作為玻璃原料，采用高溫熔融水淬法制備了以PbO-B2O3為基本體系的含鉛玻璃粉，并通過以下測試手段對其進(jìn)行表征。采用X射線衍射法（XRD）對含鉛玻璃粉進(jìn)行測試和表征，結(jié)果表明在2θ為20°～35°范圍內(nèi)均有較明顯的饅頭峰出現(xiàn)，而無尖銳狹窄的晶態(tài)峰，說明具有典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，成玻性能良好。采用掃描電子顯微鏡（SEM）對含鉛玻璃粉進(jìn)行測試和表征，結(jié)果表明形貌呈片狀和球狀，粒徑細(xì)小，分布均勻。采用熱分析儀對含鉛玻璃粉進(jìn)行差熱（DTA）分析，結(jié)果表明其軟化溫度約為523℃，符合低熔點(diǎn)無機(jī)粘結(jié)劑標(biāo)準(zhǔn)。采用行星式球磨機(jī)對含鉛玻璃粉進(jìn)行球磨，結(jié)果表明當(dāng)球磨5h時，玻璃粉大小均勻，平均粒徑在1～2μm左右。 采用恒溫失重法研究了在60℃～180℃范圍內(nèi)常用有機(jī)溶劑的揮發(fā)特性，確定了有機(jī)載體溶劑的組成為松油醇、檸檬酸三丁酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯。為了提高銅漿的粘度，避免粉體顆粒凝聚、沉淀和結(jié)塊，并使銅漿具有一定的流變性，加入增稠劑乙基纖維素。采用熱分析儀對乙基纖維素和有機(jī)載體進(jìn)行熱重（TG）分析，結(jié)果表明乙基纖維素在350～375℃范圍揮發(fā)，有機(jī)載體在150～200℃范圍揮發(fā)。為了在燒結(jié)過程中減少有機(jī)載體的殘留量，銅漿在這兩個溫度范圍內(nèi)保溫。采用紅外光譜法（FTIR）對有機(jī)載體進(jìn)行測試和表征，結(jié)果表明有機(jī)載體與國內(nèi)外有機(jī)載體譜圖有相似的吸收峰，有機(jī)載體的組成可以滿足太陽能電池用銅漿的要求。采用靜置法對有機(jī)載體和玻璃粉的相容性進(jìn)行了測試，結(jié)果表明當(dāng)乙基纖維素含量為6%時未出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，有機(jī)載體與玻璃粉相容性最好。 將含鉛玻璃粉、銅粉和有機(jī)載體混合配制成導(dǎo)電銅漿，在550℃真空燒結(jié)后采用四探針測試儀測量燒結(jié)銅膜的電阻率。對導(dǎo)電銅漿的成分配比進(jìn)行了探索，結(jié)果表明，當(dāng)銅漿料的組分及其含量為銅粉（75%）、含鉛玻璃粉（5%）、有機(jī)載體（20%）時，銅漿料的導(dǎo)電率最小。對導(dǎo)電銅漿的燒結(jié)工藝進(jìn)行了探討，結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)溫度為550℃，保溫時間為20min時，銅膜的性能最佳。在常溫和高溫條件下對導(dǎo)電銅漿進(jìn)行穩(wěn)定性研究，在恒濕恒溫條件下對其進(jìn)行加速失效測試，其電阻的增幅均較小，表明該導(dǎo)電銅漿具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。 將含鉛導(dǎo)電銅漿應(yīng)用于太陽能電池正極材料中，并制備太陽能電池片，用I-V測試儀進(jìn)行性能測試。結(jié)果表明，電池片的效率為1.43%。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 銅漿料 含鉛玻璃粉 有機(jī)載體 導(dǎo)電性能
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 引言13
• 1.2 太陽能電池13-20
• 1.2.1 太陽能電池的發(fā)展歷史13-14
• 1.2.2 太陽能電池的原理14-15
• 1.2.3 太陽能電池的分類15-17
• 1.2.3.1 硅基太陽能電池16
• 1.2.3.2 化合物太陽能電池16-17
• 1.2.3.3 有機(jī)太陽能電池17
• 1.2.4 晶體硅太陽電池的制備工藝17-20
• 1.2.4.1 鑄錠和切割18
• 1.2.4.2 硅片的預(yù)清洗18
• 1.2.4.3 去除硅片表面損傷層18-19
• 1.2.4.4 絨面結(jié)構(gòu)的制備及化學(xué)清洗19
• 1.2.4.5 擴(kuò)散制作 P-N 結(jié)19
• 1.2.4.6 減反射膜的制備19-20
• 1.2.4.7 電極制備和燒結(jié)20
• 1.3 硅基太陽能電池用漿料的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 導(dǎo)電漿料20-21
• 1.3.2 導(dǎo)電漿料的分類21-23
• 1.3.2.1 導(dǎo)電金漿21
• 1.3.2.2 導(dǎo)電銀漿21-22
• 1.3.2.3 導(dǎo)電銅漿22
• 1.3.2.4 導(dǎo)電鋁漿22
• 1.3.2.5 導(dǎo)電鎳漿22
• 1.3.2.6 導(dǎo)電鋅漿22-23
• 1.4 太陽能電池用導(dǎo)電銅漿的研究進(jìn)展23-26
• 1.4.1 銅粉的研究進(jìn)展23
• 1.4.2 玻璃粉的研究進(jìn)展23-24
• 1.4.3 有機(jī)載體的研究進(jìn)展24-26
• 1.5 研究目的及意義26-27
• 1.6 研究內(nèi)容27-28
• 1.7 技術(shù)路線28-29
• 第二章 太陽能電池導(dǎo)電銅漿用玻璃粉的制備及表征29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器與設(shè)備29-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備30-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程31-32
• 2.3.1 含鉛玻璃粉的制備31-32
• 2.3.2 含鉛玻璃粉的 XRD 測試32
• 2.3.3 含鉛玻璃粉的 SEM 測試32
• 2.3.4 含鉛玻璃粉的 DTA 測試32
• 2.3.5 含鉛玻璃粉的球磨32
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析32-37
• 2.4.1 含鉛玻璃粉的 XRD 測試32-34
• 2.4.2 含鉛玻璃粉的形貌分析34-35
• 2.4.3 含鉛玻璃粉的 DTA 測試35-36
• 2.4.4 球磨時間對含鉛玻璃粉形貌的影響36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-39
• 第三章 太陽能電池導(dǎo)電銅漿用有機(jī)載體制備及表征39-47
• 3.1 引言39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器與設(shè)備39-41
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑39-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備40-41
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過程41-43
• 3.3.1 有機(jī)溶劑的選擇41
• 3.3.2 有機(jī)載體的制備41-42
• 3.3.3 有機(jī)載體的 TG 測試42
• 3.3.4 有機(jī)載體的 FTIR 測試42
• 3.3.5 有機(jī)載體與玻璃粉的相容性測試42-43
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析43-46
• 3.4.1 有機(jī)溶劑的選擇43-44
• 3.4.2 有機(jī)載體殘留量的測定44-45
• 3.4.3 有機(jī)載體的 FTIR 測試45-46
• 3.4.4 有機(jī)載體與玻璃粉的相容性測試46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 太陽能電池導(dǎo)電銅漿的制備與燒結(jié)工藝研究47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器與設(shè)備47-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過程48-51
• 4.3.1 銅漿料的制備48-49
• 4.3.2 銅漿料的電阻率測試49
• 4.3.3 銅漿配比的選擇49-50
• 4.3.4 導(dǎo)電銅漿的燒結(jié)工藝對銅膜性能的影響50-51
• 4.3.5 銅漿的穩(wěn)定性研究51
• 4.3.6 銅漿的可靠性研究51
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-56
• 4.4.1 銅漿料的電阻率測試51-52
• 4.4.2 銅漿配比的選擇52-53
• 4.4.3 燒結(jié)溫度對銅膜性能的影響53
• 4.4.4 保溫時間對銅膜性能的影響53-54
• 4.4.5 銅漿的穩(wěn)定性54-55
• 4.4.7 銅漿的可靠性55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 銅漿料在太陽能電池正極材料中的應(yīng)用57-62
• 5.1 引言57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器與設(shè)備57-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑57-58
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑58-59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過程59-61
• 5.3.1 太陽能電池的制備59-60
• 5.3.1.1 硅片的清洗59
• 5.3.1.2 光鍍鎳層59-60
• 5.3.1.3 硅片的光刻60
• 5.3.1.4 做鋁背場60
• 5.3.1.5 硅片的燒結(jié)60
• 5.3.2 測試 I-V 效應(yīng)60-61
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果69

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

R_2O對低熔點(diǎn)硼硅酸鹽玻璃性能的影響    許威;孫詩兵;田英良;

銅粉表面防氧化處理技術(shù)研究進(jìn)展    何益艷,趙強(qiáng),杜仕國,施冬梅

厚膜電子漿料有機(jī)載體及流變性    董兆文

厚膜電阻漿料用有機(jī)載體揮發(fā)特性研究    張君啟,堵永國,張為軍,楊娟,鄭曉慧

厚膜鎳導(dǎo)電漿料研究    張俊兵,樊自拴,孫冬柏,俞宏英,孟惠民,李輝勤

銀粉及電子漿料產(chǎn)品的現(xiàn)狀及趨勢    趙德強(qiáng),馬立斌,楊君,張春雷

電子漿料用有機(jī)載體的揮發(fā)性能    羅世永;龐遠(yuǎn)燕;郝燕萍;陳強(qiáng);

無鉛銀漿燒結(jié)工藝與導(dǎo)電性能研究    甘衛(wèi)平;周華;張金玲;

厚膜電阻漿料有機(jī)載體的改進(jìn)    李同泉

賤金屬電子漿料導(dǎo)電機(jī)理研究    孫文通

液相沉淀法制備納米銅粉    溫傳庚,王開明,李曉奇,高首山,郇維亮,趙穎

高振實(shí)密度超細(xì)銀粉的研制    周宇松;曹國洲;逯慶國;侯小寶;龔朝輝;郭紅燕;吳敏;

球形納米銀粉的制備與微結(jié)構(gòu)研究    李明利;周宇松;紀(jì)松;錢坤明;倪楊;杜丕一;

工藝條件對電積法制備銅粉的影響    郭學(xué)益;陳勝利;梁永宣;田慶華;

線路板印刷用Cu納米粒子的研究進(jìn)展    王龍;

納米ZnO漿料的制備研究    周志剛;周春紅;胡木林;

綠色環(huán)保的DSA電極的應(yīng)用進(jìn)展    孟惠民;史艷華;俞宏英;孫冬柏;王旭東;

超細(xì)銅粉咪唑改性后的性能    譚寧;郭忠誠;陳步明;黃惠;

應(yīng)用于SMT的無鉛焊錫微粉制備方法研究展望    趙麥群,于喜良,張衛(wèi)華,趙高揚(yáng)

薄膜太陽能電池    徐慢;夏冬林;楊晟;趙修建;

納米銅粉制備及其團(tuán)聚規(guī)律研究    靳晶;劉洪濤;葛世榮;高繼萍;王路平;曹守范;

一種新型耐化學(xué)腐蝕E玻璃纖維的問世    孟憲明;劉乾;易助紅;孫云棟;

Bi_2O_3-B_2O_3-R_nO_m玻璃系統(tǒng)的紅外光譜研究    高錫平;崔竹;李長久;孔敏;黃幼榕;

太陽能級硅提純技術(shù)研究進(jìn)展    葉其輝;陳紅雨;

多層陶瓷電容器內(nèi)電極用銅粉液相制備技術(shù)    朱琳;胡文成;趙丹;陳國光;

溫度交變環(huán)境對柔性襯底薄膜非晶硅太陽電池各層材料的性能影響    王紅理;宋月賢;姜俊輝;郝延明;

超細(xì)銅粉表面包覆有機(jī)物進(jìn)行改性的工藝及性能研究    譚寧;郭忠誠;陳步明;

液相法制備超細(xì)銅粉的研究現(xiàn)狀    俞小花;謝剛;劉康;李永剛;

水可分散體羧甲基纖維素醋酸丁酸酯結(jié)構(gòu)與性能研究    呂少一;邵自強(qiáng);王飛俊;王文俊;

超聲電解法制備納米銅粉    朱協(xié)彬;段學(xué)臣;

納米摻銻氧化錫（ATO）粉體制備及其漿料穩(wěn)定性    劉述忠

扁平熱管微孔槽燒結(jié)復(fù)合吸液芯成形及傳熱性能研究    蔣樂倫

分布式風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)控制與最大功率跟蹤策略研究    劉立群

二氧化鈦納米薄膜的制備與光電性能研究    計(jì)亞軍

銀包銅粉及聚合物導(dǎo)體漿料制備與性能研究    朱曉云

褐煤型清潔固體還原劑開發(fā)與應(yīng)用研究    沈強(qiáng)華

納米ZnO基有機(jī)/無機(jī)復(fù)合光伏器件研究    王麗丹

多元醇中CuInS_2和Cu_2ZnSnS_4納米結(jié)構(gòu)的合成及顆粒墨水法制備其薄膜    盛夏

離子層氣相反應(yīng)法（ILGAR）制備硫?qū)侔雽?dǎo)體薄膜的研究    邱繼軍

ZnO有序多孔薄膜的模板組裝及電極性能    劉志鋒

水合肼液相還原法制備納米銅粉的研究    李強(qiáng)

環(huán)保型銅粉導(dǎo)電膠的研制    李志紅

添加微量納米銅粉對鐵基粉末燒結(jié)件組織性能的影響    李光遠(yuǎn)

液相兩步還原法制備超細(xì)銅粉的新技術(shù)及表面改性工藝研究    譚寧

陶瓷散熱片用銅漿的制備    劉小麗

低松比片狀銀粉作為導(dǎo)電相的聚合物漿料的制備技術(shù)及性能研究    楊桂生

碳熱還原歧化法制備高品質(zhì)硅的實(shí)驗(yàn)研究    呂東

Bi_2O_3-B_2O_3-BaO系無鉛玻璃粉在電子漿料中的應(yīng)用    喬文杰

Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3系低熔點(diǎn)玻璃封接性能的研究    王俊

納米銀導(dǎo)電漿料的制備及應(yīng)用研究    趙杰

半導(dǎo)體硅片的p-n結(jié)和銅沉積行為的電化學(xué)研究    程璇,林昌健

微量銅-鐵對硅片表面污染的初步分析    鄭宣,程璇

無鉛磷酸鹽封接玻璃的最新進(jìn)展    李啟甲,沈健,殷海榮,白勇祥

淺談硼硅酸鹽玻璃的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢    萬軍鵬,程金樹,湯李纓

硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用現(xiàn)狀及金屬表面處理新應(yīng)用    徐溢,滕毅,徐銘熙

金屬表面常溫除油新工藝的研究    孫麗媛,程秀芳

太陽能電池技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展    趙書利;葉烽;朱剛;

以甲醛為還原劑制備超細(xì)銅粉的研究    廖戎,孫波,譚紅斌

納米材料綜述    楊劍,滕鳳恩

低熔封接玻璃組成及其發(fā)展    白進(jìn)偉

太陽電池減反射薄膜的研究    王賀權(quán)

厚膜電阻漿料有機(jī)載體的改進(jìn)    李同泉

有機(jī)載體對太陽能電池正銀漿料性能影響研究    甘衛(wèi)平;熊志軍;羅林;向峰;潘巧赟;岳映霞;

有機(jī)載體揮發(fā)特性對PTC陶瓷鋁電極性能的影響    陳小龍;蒲永平;吳勝紅;張寧;趙新;

PbO-B_2O_3系含鉛導(dǎo)電銅漿的制備及性能研究    李冬梅;龍劍平;張博;

鎢導(dǎo)體漿料的制備研究    尹海鵬;朱宏;

導(dǎo)電石墨漿料的研制    韓文;張國春;高偉;

    

    

    

    

國產(chǎn)有機(jī)載體在生物藥物分離純化中的應(yīng)用    魏榮卿;劉曉寧;

互監(jiān)互保制度在安全管理中的應(yīng)用    牟海麗;

新型環(huán)保太陽能電池漿料有機(jī)載體的研究    馬亞紅;徐曉宙;

加厚型銅導(dǎo)體漿料用有機(jī)載體的制備    張飛進(jìn)

太陽能電池用含鉛導(dǎo)電銅漿的制備及應(yīng)用    李冬梅

太陽能電池鋁漿的配方與性能研究    邢云