一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，将银粉加入到有机脂肪酸或有机脂肪酸盐溶液和硅烷偶联剂溶液混和溶液中搅拌10‑40mins，进行沉降、洗涤、烘干过筛网，即完成处理。本发明专利技术表面改性后的银粉易于储存、不易团聚、分散性好、高的振实密度、流动性佳，改善银粉与有机载体的润湿性及相容性，使银粉在浆料中分散均匀，改善浆料流体力学性能、浆料的流动性，提高烧结后的致密性，降低串阻、提高开路电压，进而增大光电转换效率，并且此表面改性方法工艺简单、易操作、成本低。

Surface modification method of silver powder for silver paste of solar cell front

The invention relates to a method for modifying the surface of silver with a solar battery positive silver paste, silver powder is added to organic fatty acid or fatty acid salt solution and organic silane coupling agent solution mixed solution stirring 10 40mins, settlement, washing and drying the filter screen, complete processing. The invention of the surface modification of silver is easy to store, easy to agglomerate, good dispersion, high tap density, good flowability, wettability improvement of silver powder and organic carrier and compatibility, the silver powder dispersed in the slurry, improving fluidity of slurry slurry fluid mechanics properties and the compactness of sinter the reduced on resistance and increase the open circuit voltage, thereby increasing the photoelectric conversion efficiency, and the surface modification method has the advantages of simple process, easy operation and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法
本专利技术涉及到太阳能电池正面银浆领域，具体是对制作浆料所用的金属银粉的表面改性处理方法。
技术介绍
随着石油、煤炭等不可再生资源的日益枯竭，以及人们环保意识的增强，新能源的发展越来越受到人们的重视，尤其是开发利用太阳能成为热点。正面银浆在太阳能电池中起着至关重要的作用，而在正面银浆中起主导作用的是银粉。银粉是正面银浆的导电相，在银浆中的质量比可达80-92％，对浆料的流变性能、印刷性有很大影响，同时对太阳能电池的光电转化效率起决定性的作用。随着市场对晶体硅太阳能电池的光电转化效率的要求越来越高，对于银粉的研究也越来越受到科研人员的关注。目前银粉的制备方法主要有气相法、固相法和液相法。气相法所需设备比较昂贵，投资大，生产效率低；固相法虽然方法简单，但制备的银粉粒径偏大且不可控；液相法所需设备及工艺简单、易操作，适用于大批量生产。目前正面银浆用银粉主要粒径分布范围在1～2μm，通常容易存在软团聚现象，需要通过机械法或化学试剂进行表面处理，经过表面处理的银粉可增加其与载体的润湿性、亲和性，增加浆料的流平性、提高印刷性能，因此银粉表面改性对于获得性能优异的太阳能电池正面银浆是非常重要的。银粉表面改性可以提高银粉的分散性、流动性、增大比表面积和振实密度等指标，同时表面改性后的银粉不易结块和团聚，能提高银粉的储存性稳定性。目前比较常用的表面处理剂有以下两大类：一、有机脂肪酸或有机脂肪酸盐进行处理：由于有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的长链烷基链段具有低的表面能，其盐类有较高的结构稳定性和化学稳定性，使其具有稳定的超强疏水性，被大量用来做表面处理剂。经有机脂肪酸或有机脂肪酸盐表面处理的银粉具有良好的分散性、流动性，且比表面积高、粒度分布范围窄、易于储存，能改善银粉在有机载体中的分散性，提高浆料的流平性。如文献Mater.Lett.2003,57,3096-3100中介绍，经用三乙醇胺、辛酸处理的银粉有良好的分散性，且能提高银粉的比表面积、银粉粒度分布变窄，制作成浆料后，浆料的流平性与印刷性都有提高，但对电池片的电性能影响不大。文献化工新材料，2016,44(4),75-77中也有硬脂酸银的相关性质介绍，表明硬脂酸银具有超疏水性、好的化学稳定性及高的结构稳定性。二、硅烷偶联剂进行处理：经硅烷偶联剂表面处理的银粉，具有高的振实密度(大于5.5g/cm3)，高振实密度有利于银粉在有机载体中均匀分散，同时高振实密度的银粉排布致密，烧结后收缩率低，方阻低。硅烷偶联剂处理的银粉表面接枝有硅氧键，可改善正面银浆与基材的润湿性与相容性，改善烧结后的致密性，降低串阻、提高开路电压，增大光电转换效率。如文献RareMetalMater.Engin.2012,41(1),0024-0027中用KH560改性后的纳米银粉具有好的分散性。目前关于银粉表面改性的处理方法所用的表面处理剂种类单一，如专利文件CN1548260A选用的表面处理剂为十六醇、棕榈酸、硬脂酸等，只能解决银粉的分散性问题，无法提高银粉的振实密度，改善正银浆料的电性能；且需要采用球磨技术，工艺较为复杂；专利文件CN104190946A采用硬酯酸铵、油酸、棕榈酸做表面处理剂，利用球磨得到高振实密度的银粉，但工艺复杂，不利于工业化生产；专利文件CN105006267A采用硅烷偶联剂做表面处理剂，处理后的银粉可提高电池片的开路电压，但未能解决银粉储存时出现的团聚、结块问题。总之，现有的银粉表面改性处理方法难以同时改善银粉的疏水性能、分散性和流动性，防止储存过程中的团聚问题；并且不能同时提高银粉的振实密度，降低串阻及提高开路电压，进而增大电池光电转换效率的问题。
技术实现思路
针对现有的银粉表面改性处理方法不能同时提高银粉疏水性能、分散性和流动性，防止储存过程中易团聚的问题，以及不能同时提高银粉的振实密度，减少接触电阻、以及提高开路电压，进而增大光电转换效率的不足；本专利技术采用有机脂肪酸或有机脂肪酸盐、硅烷偶联剂做表面处理剂进行银粉的表面改性，提供一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法。该方法实施简单，兼顾银粉表面有机化处理使其具有疏水性，同时进行硅烷偶联剂的处理使其与基材有良好的润湿性、相容性。本专利技术的技术方案如下：一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，包括步骤如下：将银粉加入到表面处理液A和表面处理液B的混合溶液中，搅拌10-40min，然后沉降、洗涤、烘干、过筛，即完成银粉的表面处理；所述的表面处理液A为有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶液，溶解有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶剂为酮类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或醇类溶剂，有机脂肪酸或有机脂肪酸盐与银粉的质量比为(0.3-2)：100；所述的表面处理液B为硅烷偶联剂溶液，溶解硅烷偶联剂的溶剂为醇与水按(80-95)：(5-20)体积比的混合溶液，硅烷偶联剂与银粉的质量比为(0.3-2)：100。根据本专利技术，优选的，所述的有机脂肪酸为丁二酸、己二酸、十二酸、油酸、亚油酸、辛酸、硬脂酸、棕榈酸中的一种或两种以上混合；所述的有机脂肪酸盐为有机脂肪酸的铵盐、钠盐、镁盐、铝盐、铜盐、锌盐、铋盐、银盐或铅盐。根据本专利技术，优选的，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH580、KH602中的一种或两种以上混合。根据本专利技术，优选的，所述的酮类溶剂为丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮或异佛尔酮，所述的酯类溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯或醋酸异丙酯，所述的苯类溶剂为甲苯或二甲苯，所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇；优选的，溶解硅烷偶联剂的溶剂醇为甲醇、乙醇或异丙醇。根据本专利技术，优选的，表面处理液A的浓度为0.3-2wt％，表面处理液B的浓度为0.3-2wt％。根据本专利技术，优选的，所述的银粉粒径为1-5μm；可采用分步液相还原法制备而成。根据本专利技术，优选的，沉降后洗涤所用的溶剂为丙酮、乙醇或去离子水，洗涤的次数为2-5次；优选的，烘干温度为70-110℃，烘干时间为20-40min，过筛的筛网目数为80-200目。本专利技术的原理：由于有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的长链烷基链段具有低的表面能，其盐类有较高的结构稳定性和化学稳定性，使其具有稳定的超强疏水性，采用其做表面处理剂可以提高银粉的疏水性、分散性和流动性，防止储存过程中出现团聚、结块的问题，延长银粉的保质期。将有机脂肪酸或有机脂肪酸盐做成溶剂型处理液有利于对银粉的表面包覆。硅烷偶联剂是双亲基团(亲水和疏水)的偶联剂，其在水中会有两种基团即亲水和疏水基团，亲水基团为Si-OH，疏水基团为丙烯基和甲氧基，表面处理后可以提高银粉的非亲水性、耐热性等。硅烷偶联剂在醇、水混合液中易生成Si-OH，使银粉表面接枝有硅氧键，即可提高银粉的振实密度又可改善正面银浆与基材的润湿性与相容性，改善烧结后的致密性，降低串阻、提高开路电压，增大光电转换效率。由于现有技术中有分别的处理剂进行处理的技术，没有兼顾两种表面处理剂的优点，在本专利技术中将两种表面处理剂溶解在溶剂中，可同时兼顾两者的优点，对比例1、2与实例1-15的结果可以证明，对比例3中的结果证明表面处理剂的浓度也影响表面处理的效果。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术表面改性后的银粉易于储存、不易团聚、分散性好，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，包括步骤如下：将银粉加入到表面处理液A和表面处理液B的混合溶液中，搅拌10‑40min，然后沉降、洗涤、烘干、过筛，即完成银粉的表面处理；所述的表面处理液A为有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶液，溶解有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶剂为酮类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或醇类溶剂，有机脂肪酸或有机脂肪酸盐与银粉的质量比为(0.3‑2)：100；所述的表面处理液B为硅烷偶联剂溶液，溶解硅烷偶联剂的溶剂为醇与水按(80‑95)：(5‑20)体积比的混合溶液，硅烷偶联剂与银粉的质量比为(0.3‑2)：100。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，包括步骤如下：将银粉加入到表面处理液A和表面处理液B的混合溶液中，搅拌10-40min，然后沉降、洗涤、烘干、过筛，即完成银粉的表面处理；所述的表面处理液A为有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶液，溶解有机脂肪酸或有机脂肪酸盐的溶剂为酮类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或醇类溶剂，有机脂肪酸或有机脂肪酸盐与银粉的质量比为(0.3-2)：100；所述的表面处理液B为硅烷偶联剂溶液，溶解硅烷偶联剂的溶剂为醇与水按(80-95)：(5-20)体积比的混合溶液，硅烷偶联剂与银粉的质量比为(0.3-2)：100。2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，其特征在于，所述的有机脂肪酸为丁二酸、己二酸、十二酸、油酸、亚油酸、辛酸、硬脂酸、棕榈酸中的一种或两种以上混合；所述的有机脂肪酸盐为有机脂肪酸的铵盐、钠盐、镁盐、铝盐、铜盐、锌盐、铋盐、银盐或铅盐。3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面银浆料用银粉的表面改性方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH580、KH602中的一种或两种以上混合。4.根据权利要求1所述的太阳能电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，陈代荣，许文艳，焦秀玲，马跃跃，郭凯，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37