一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉及其制备方法，银粉的制备方法为：将酸性的还原剂溶液添加到可溶性银盐分散液中，在添加过程中进行搅拌，待还原剂溶液添加完毕后，静置3‑10min，然后对反应液施加搅拌和超声进行反应，直至银粉完全析出，对反应液进行后处理，得到银粉；银浆的制备方法为：将银粉、玻璃粉分别加入有机溶剂和偶联剂进行前处理，将改性银粉和改性玻璃粉加入有机载体中进行混合、研磨、过滤，得到正面电极银浆。本发明专利技术制备太阳能电池用银粉的工艺简单，制备的银粉为表面凹凸不平的不规则球形，烧结活性大；制备的正面电极银浆烧结温度低，可焊性优，并能够有效降低烧结后的接触电阻，提升导电效率。

A kind of silver paste and powder for front electrode of solar cell and its preparation method

The present invention relates to silver paste and powder of front electrode for solar cell and its preparation method. The preparation method of silver powder is as follows: acidic reductant solution is added to soluble silver salt dispersion solution, stirred during the adding process, and after the reductant solution is added, it is placed for 3 to 10 minutes, then stirred and ultrasonic reacted on the reaction solution until the silver powder is completely precipitated. Silver powder was obtained by post-treatment of the reaction solution. Silver powder and glass powder were added into organic solvent and coupling agent respectively for pretreatment. Modified silver powder and modified glass powder were added into organic carrier for mixing, grinding and filtering to obtain silver paste with positive electrode. The preparation process of silver powder for solar cell is simple, the prepared silver powder is irregular spherical with uneven surface and has high sintering activity, the sintering temperature of silver paste for the prepared front electrode is low, the solderability is excellent, and the contact resistance after sintering can be effectively reduced, and the conductive efficiency can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉及其制备方法
本专利技术涉及一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉及其制备方法，属于电子材料

技术介绍
晶体硅太阳能电池是目前应用率最高的太阳能电池，金属化电极是晶体硅太阳能电池的关键材料，尤其是正面栅极材料，直接影响太阳能电池的光电转化效率、填充因子、串联电阻等性能指数。电极银浆作为晶体硅太阳能电池电极及栅线薄膜的关键性材料，其在太阳能电池中起到引出电极和汇集电流的作用，电极银浆性能的优劣将极大影响太阳能电池的光电转化效率，并直接决定着电池的使用寿命和衰减度。正面电极银浆由导电相、有机相和无机相三部分组成。导电相为起导电作用的金属粉末，一般采用导电性能最好的银微粉；有机相为适用于丝网印刷技术的有机载体，有机载体主要由有机溶剂、增塑剂、触变剂、流平剂以及表面活性剂等组成，使浆料具有适用于丝网印刷的粘度、触变性等流变性能；无机相主要为玻璃粉和金属氧化物，起到烧透减反层和粘结作用。现有技术对正面电极银浆的研究主要集中在对无机相的改进上，如专利文献号为CN103559939A的专利，在浆料中加入烧结促进剂，防止旁路结的产生，提高电池片的成品率；再如文献号为CN103559938A的专利，通过添加含铟和锡的化合物，增强电极和硅基板之间的粘结强度，降低串联电阻；现有技术中也有针对导电相配方的改进，如专利文献号为CN105118873B和CN107731346A通过设计导电相的组分以制备正面电极银浆。但是，现有技术都只涉及对正面电极银浆无机相设计、导电相组分设计等方面的改性，没有从导电相自身结构的角度考虑来改善正面电极银浆的性能，对正面电极银浆体系的改进需要复杂的配方设计，工艺开发路线繁琐，烧结效果及电池效率难以控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有正面电极银浆及其制备方法存在的技术问题，本专利技术从导电相自身结构的角度考虑，提供了一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能电池用银粉的制备方法，包括如下步骤：将分散剂加入可溶性银盐溶液中混合，调节溶液至酸性，得到可溶性银盐分散液；在搅拌条件下，将酸性的还原剂溶液一次性添加到可溶性银盐分散液中，待酸性的还原剂溶液添加完毕后，静置3-10min；静置完成后，对反应液施加机械搅拌和超声进行反应，直至银粉完全析出，得到含有银粉的反应液；对含有银粉的反应液进行后处理，得到太阳能电池用银粉。本专利技术将酸性的还原剂溶液添加到可溶性银盐分散液中，是属于可溶性银盐过量的反应，会瞬间产生大量银晶核，使银粉颗粒同步生长，粒径范围可控；另外，本专利技术在搅拌条件下，将酸性的还原剂溶液添加到可溶性银盐分散液中，能够使还原剂在第一时间分散均匀，不出现局部过浓的现象，在酸性的还原剂溶液添加完毕后，停止搅拌3-10min，是为晶核不规则自由生长提供时间，接着在搅拌且超声条件下继续反应，以实现最终银粉为表面凹凸不平的不规则球形，并有小孔分布。优选地，所述可溶性银盐为硝酸银、氟化银、氯酸银、高氯酸银中的一种。优选地，所述分散剂质量占可溶性银盐质量的百分比为1-10wt％，所述可溶性银盐与还原剂的摩尔比为1:0.3-1.2。优选地，所述可溶性银盐溶液的浓度为0.1-1.5mol/L，还原剂溶液的浓度为0.1-1.1mol/L。优选地，所述可溶性银盐分散液、还原剂溶液的PH为1.5-4，优选为可溶性银盐分散液与还原剂溶液的pH相同。优选地，所述还原剂为抗坏血酸、水合肼、亚铁盐、硼氢化盐、次磷酸盐中的至少一种。优选地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸盐、阿拉伯树胶、长链烷醇胺、十二烷基硫酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、吐温、长链脂肪酸中的至少一种。优选地，所述反应温度为20-35℃，超声频率为5～40KHZ，搅拌转速为500～2000r/min。本专利技术还提供一种上述方法制备的太阳能电池用银粉，所述太阳能电池用银粉的粒径为0.8-2.5μm，振实密度为4-7.5g/cm3，比表面积为1-3㎡/g。一种太阳能电池用正面电极银浆的制备方法，包括如下步骤：银粉前处理：将100重量份权利要求7所述的银粉、40-70重量份有机溶剂、1-5重量份偶联剂混合，将含有银粉的混合液沉淀、过滤、烘干，得到改性银粉；玻璃粉前处理：将100重量份玻璃粉、20-80重量份有机溶剂，0.2-3重量份偶联剂混合，将含有玻璃粉的混合液沉淀、过滤、烘干，得改性玻璃粉；制备太阳能电池正面电极银浆：将70-90重量份改性银粉和0.5-4重量份改性玻璃粉加入9-21重量份有机载体中进行混合、研磨、过滤，得到太阳能电池正面电极银浆；所述有机载体包括40-80重量份的有机溶剂、1-3重量份的触变剂和16-30重量份的增塑剂。优选地，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丙二醇家醚醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯的至少一种。优选地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的至少一种。优选地，所述触变剂为蓖麻油、氢化蓖麻油、二氧化硅、有机膨润土的至少一种。优选地，所述增塑剂为乙基纤维素、丁基纤维素、羟基纤维素的至少一种。优选地，将改性银粉和改性玻璃粉加入有机载体中的混合、研磨条件具体是：搅拌混合10-60min，搅拌转速为500～2000r/min，三辊研磨至浆料细度≤5μm。本专利技术还提供一种上述方法制备的太阳能电池用正面电极银浆，所述正面电极银浆的固含量为80-93％，粘度为150-400pa.s，浆料细度≤5μm。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术制备太阳能电池用银粉的工艺简单，成本低，制备的银粉为表面凹凸不平的不规则球形，与传统的银粉相比，具有比表面积大，粒径分布均匀，形貌差异小的特点，能够更好地与无机相和有机相接触，烧结活性大，能够有效降低烧结后接触电阻。(2)本专利技术将表面凹凸不平的不规则球形的银粉作为正面电极银浆中的导电相，并通过对银粉、玻璃粉进行表面改性处理，使银粉、玻璃粉分散效果好，不易沉降，制备的太阳能电池正面电极银浆的烧结温度低，烧结溶银致密，欧姆接触良好，具有较高的烧结活性，可焊性优，并能够有效降低烧结后的接触电阻，提升导电效率，可以应用于低温烧结电池。具体实施方式现在对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1本实施例提供一种太阳能电池用正面电极银浆、银粉的其制备方法，所述银粉的制备方法如下：配制1L浓度为0.1mol/L的氟化银水溶液，向其中添加羧甲基纤维素，并滴加HF水溶液调节pH为3.5，搅拌、超声30min，超声频率为5KHZ，搅拌转速为2000r/min，得氟化银分散液，所述羧甲基纤维素质量占氟化银质量的百分比为1wt％；配制1L浓度为0.11mol/L的抗坏血酸水溶液，滴加HF水溶液调节pH为3.5；在温度为20℃条件下，将抗坏血酸水溶液一次性添加到氟化银分散液中，在添加过程中进行搅拌(搅拌转速为2000r/min)，并在抗坏血酸水溶液添加完毕后，停止搅拌3min；对反应液施加机械搅拌和超声进行反应，超声频率为5KHz，搅拌转速为2000r/min，直至反应结束，得到含有银粉的反应液；将含有银粉的反应液进行抽滤，用去离子水、乙醇清洗并烘干、过筛处理后，得到太阳能电池用银粉，所述银粉的粒径为0.8-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将分散剂加入可溶性银盐溶液中混合，调节溶液至酸性，得到可溶性银盐分散液；在搅拌条件下，将酸性的还原剂溶液一次性添加到可溶性银盐分散液中，待酸性的还原剂溶液添加完毕后，静置3‑10min；静置完成后，对可溶性银盐分散液施加机械搅拌和超声作用直至银粉完全析出，得到含有银粉的反应液；对含有银粉的反应液进行后处理，得到太阳能电池用银粉。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将分散剂加入可溶性银盐溶液中混合，调节溶液至酸性，得到可溶性银盐分散液；在搅拌条件下，将酸性的还原剂溶液一次性添加到可溶性银盐分散液中，待酸性的还原剂溶液添加完毕后，静置3-10min；静置完成后，对可溶性银盐分散液施加机械搅拌和超声作用直至银粉完全析出，得到含有银粉的反应液；对含有银粉的反应液进行后处理，得到太阳能电池用银粉。2.根据权利要求1所述的太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，所述可溶性银盐为硝酸银、氟化银、氯酸银、高氯酸银中的一种。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，所述分散剂质量占可溶性银盐质量的百分比为1-10wt％，所述可溶性银盐与还原剂的摩尔比为1:0.3-1.2，所述可溶性银盐溶液的浓度为0.1-1.5mol/L，还原剂溶液的浓度为0.1-1.1mol/L。4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，所述可溶性银盐分散液、还原剂溶液的pH为1.5-4。5.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、水合肼、亚铁盐、硼氢化盐、次磷酸盐中的至少一种，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸盐、阿拉伯树胶、长链烷醇胺、十二烷基硫酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、吐温、长链脂肪酸中的至少一种。6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能电池用银粉的制备方法，其特征在于，所述反应温度为20-35℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑红，周欣山，汪山，孙达，
申请(专利权)人：苏州晶银新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32