太阳能电池银导电浆料的研究进展与展望

银导电浆料广泛用于太阳能电池的正极导电材料。导电浆料的质量影响太阳能电池的转换效率和稳定性。综述了国内外银电子浆料的最新研究进展,并重点介绍了平均粒径在1μm的球形银粉和低松比片状银粉的制备及对银导电浆料电性能的影响,无铅玻璃粉的制备及性能影响因素,以及具有层次挥发性的有机载体的制备现状及各组分对太阳能电池正面银浆料导电性能的影响。最后展望了银导电浆料的发展方向,并提出了制备高分散性的球形银粉的方法,指出了太阳能电池导电浆料用玻璃熔体和有机载体的性能要求和发展方向。

银浆用银粉制备工艺的综述

银浆在许多领域都有重要作用,目前银浆用银粉主要分为球状银粉和片状银粉。主要阐述了球状银粉和片状银粉的制备工艺现状,并指出发展趋势。

汽车后挡风玻璃加热线银浆的烧结工艺研究

以球形银粉、无铅玻璃粉和有机载体为原料制备汽车后挡风玻璃加热线用银浆。通过不同的烧结工艺，利用 SEM 观察烧结银膜的形貌，测试烧结膜的方阻及附着力，讨论烧结温度、保温时间对银膜性能的影响。结果表明，烧结温度640℃时，能获得性能较好的银膜，银膜附着力为9N，银膜方阻为20 mΩ/□；保温时间7 min时，能获性能较好的银膜，银膜附着力为9.6 N，银膜方阻为17.2 mΩ/□。

无铅玻璃粉含量及粒径对银浆性能的影响

采用熔融冷却法制备了Na-Ca系无铅低熔玻璃粉，利用DSC对所得玻璃粉进行表征。通过改变玻璃粉含量、粒径，悁究其对银浆性能的影响。结果表明，玻璃粉软化温度为546℃；随着玻璃粉含量增加，银膜方阻先减小后增大，当玻璃粉含量为4%时银膜方阻最小为17 mΩ/□；随着玻璃粉粒径增加，银膜方阻先减小后增大，当玻璃粉粒径为2.47μm时，银膜方阻最小为14 mΩ/□。

太阳能电池用银导电浆料有机载体的挥发性和触变性研究

具有层次挥发性和良好的触变性的有机载体影响银导电浆料的印刷性和烧结性。实验采用丝网印刷工艺，在松油醇-丁基卡必醇-乙基纤维素体系中添加松节油、1,4-丁内酯、甘油、邻苯二甲酸二丁酯四种有机物调节有机载体的挥发性，另外探究在有机载体中添加氢化蓖麻油、聚酰胺蜡对有机载体的触变性的影响。发现，当松节油=10%、1，4-丁内酯=15%0、松油醇=35%、丁基卡必醇=10%、丙三醇=10%、邻苯二甲酸二丁酯=10%时溶剂具有良好的挥发性，挥发均匀，避免了集中挥发造成银膜气孔的产生。另外，当聚酰胺蜡质量分数为0.4%时，触变指数为1.9，有机载体具有较好的触变性，可有效改善银导电浆料的印刷性。

浆料组分及烧结工艺对太阳能电池银导电浆料性能的影响

为了研究银浆的组成比例和烧结过程对银膜烧结后性能的影响，通过一系列的实验研究了不同配比的银粉、玻璃粉和有机载体配制成银浆并在不同烧结温度和保温时间下烧结对银膜附着力和方阻的影响。烧结银膜的形态用扫描电镜观察。结果表明，当银粉、玻璃粉和有机载体在银浆中的配比为80：5：15且银粉由球形银粉和片状银粉按1：1的比例制备的银浆在760℃烧结保温5min时性能较优。银膜的附着力和方阻分别为8.2 N和5.6 mΩ/□。

片状银粉对太阳能电池银浆料电性能影响研究

为提高太阳能电池银导电浆料的导电性能,降低银粉用量,本文采用丝网印刷方法,探究了银粉形貌、银粉含量、不同银粉级配对银浆导电性能的影响,并对银膜导电机理进行了讨论。实验发现,在片状银粉含量占银粉总含量的80%时,方阻由球形银粉的15.65mΩ/□降低到7.41mΩ/□;作为导电相的混合型银粉含量在73%时,银膜方阻降到最低6.59mΩ/□,导电性能得到有效提高。这是因为片状银粉烧结后呈线接触或面接触状态,改变了球形银粉间点接触的导电模式,能有效降低银膜的体电阻率。

银粉形貌及粒径对无铅导电银浆性能的影响

通过银粉的不同形貌、粒径以及级配研究其对无铅导电银浆烧结后膜层的电阻率和附着力的影响。选取了平均粒径为0.50,0.91,2.09,3.36μm的球形银粉和4.3μm的片状银粉,首先将5种银粉各自制备成无铅导电银浆,选出银浆性能最优的银粉,再将此银粉搭配纳米级银粉和片状银粉制备无铅导电银浆。通过扫描电子显微镜(SEM)观察浆料烧结银膜的形貌,用四探针测试仪测量烧结银膜的电阻率,通过拉伸试验测试烧结银膜的附着力,讨论了银粉形貌及粒径对无铅导电银浆烧结膜附着力和电阻率的影响。结果表明,当为纯球形银粉或片状银粉时,球形银粉制备的银浆电阻率和附着力最优,且球形银粉粒径为0.91μm时最优,电阻率为33.3μΩ·cm,附着力为3.193 N;添加纳米级银粉能改善银浆的电性能,在添加量为4%时最优,电阻率为30.9μΩ·cm,附着力为3.253 N;添加片状银粉的含量在8%时最优,电阻率为27.7μΩ·cm,附着力为3.478 N。

分散体系对微米银粉微观形貌及粒径影响研究

微米及亚微米级球形银粉具有良好的导电性,在太阳能电池正面银浆料中应用广泛。利用化学还原法制备球形银粉是目前主要的制备方法之一,但制备的银粉存在分散性差,粒径分布宽的缺点。因此为制备粉体粒径分布范围窄、球形度良好且分散性好的银粉,本实验在化学还原法基础上,选用聚乙二醇(PEG-6000)和乳液分散两种不同的分散体系制备球形银粉。以聚乙二醇为分散剂制备银粉,主要改变分散剂含量、反应温度、反应液pH值等制备因素,而以乳液作为分散剂制备银粉时,主要改变表面活性剂含量、O/W比(油/水比)和乳液的HLB值(亲水亲油平衡值)。通过调整制备条件比较银粉的粒径分布、球形度。发现利用聚乙二醇制备银粉在分散剂含量为7%、温度为50℃、pH为9时分散度较好,但是球形度较差,平均粒径在1.59μm;利用乳液法制备银粉时在分散剂含量为3%、乳化转速为11000 r·min-1、W/O比为1∶1、HLB=4.5时粉体分散度较好,且粉体球形度好,平均粒径为0.91μm。分析实验结果发现,利用乳液法制备的银粉粒径分布均一、球形度良好,且分散性明显提高。