具有高导电性能的工业用低温导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光伏工业用低温导电浆料，特别是一种具有高导电性能的工业用低温导电浆料及其制备方法，以克服现有低温导电浆料成本高、导电性能差的问题。按照质量百分比由以下组分组成：金属粉末88％～94％，有机助剂6％～12％；金属粉末包括铜导电金属粉末与锡合金粉末；铜导电金属粉末为含有锡、镍和/或银的铜粉；锡合金粉末为锡银铜Sn

【技术实现步骤摘要】
具有高导电性能的工业用低温导电浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏工业用低温导电浆料，特别是一种具有高导电性能的工业用低温导电浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近几年，异质结太阳电池因低温度系数，低衰减效应受到了行业的热捧，随着转换效率的不断的提升，异质结太阳电池产线的新建产能呈爆发式增加。但异质结太阳电池的制造成本一直居高不下，主要体现在硅片和金属化的成本。可通过降低硅片的厚度降低硅片成本，但是金属化的成本随着金属价格的上涨一路飙升，实现异质结太阳电池电流汇集采用的低温银浆的价格相比上一年增长接近100％。同时，M6异质结太阳电池的导电银浆已降到220mg左右，部分企业已将低温银浆耗量降到了极限，金属化带来的成本增益仍无法和PERC电池的成本持平，所以替代低温银浆将会革命性地降低异质结太阳电池的金属化成本，从而加快异质结太阳电池产业化的应用。
[0003]目前，电镀铜栅线和银包铜浆料在异质结电池金属化方向初露雏形。异质结电池电镀铜栅线采用干膜曝光刻蚀电镀栅线的方案，不仅存在干膜昂贵，工艺复杂，附加成本高，而且环境不友好等问题；而目前的银包铜浆料在工艺验证过程中仅降低30％的成本，仍然无法根本性地降低金属化的成本，且目前的银包铜浆料导电性能也不太理想。
[0004]为了实现异质结太阳电池金属化成本革命性的降低同时提高导电性能，急需开发出一种具有高导电性能的低温低成本导电浆料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种具有高导电性能的工业用低温导电浆料，以克服现有低温导电浆料成本高、导电性能差的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是提供一种具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特殊之处在于，按照质量百分比由以下组分组成：
[0007]金属粉末88％～94％，有机助剂6％～12％；
[0008]上述金属粉末包括铜导电金属粉末与锡合金粉末；
[0009]上述铜导电金属粉末为含有锡、镍和/或银的铜粉；上述锡合金粉末为锡银铜Sn
0.3
Ag
0.7
Cu合金粉、锡铋银Sn
64.7
Bi
35
Ag
0.3
合金粉、锡铋银Sn
42
Bi
57
Ag1合金粉和/或锡铋Sn
42
Bi
58
合金粉；
[0010]上述有机助剂包括单组分热固树脂(含固化剂)、活性剂、触变剂及有机溶剂。
[0011]进一步地，上述含有锡、镍和/或银的铜粉为在纯铜颗粒表面镀有锡、镍和/或银金属单质保护层的金属颗粒粉末。
[0012]为了进一步地提高导电浆料的导电性，上述纯铜颗粒为球形，铜含量大于99％。
[0013]进一步地，为了实现细线印刷，上述铜导电金属粉末中金属颗粒的粒径小于25微米；为了保证镀层厚度均一，表面镀层用化学镀产生，镀层厚度小于2微米即能保护铜粉被
氧化，又能确保铜粉的电性能。
[0014]进一步地，上述铜导电金属粉末还可以为铜锡合金粉末和/或铜镍合金粉末，其中铜含量大于90％。
[0015]为了进一步地提高烧结后的栅线的导电性，锡银铜Sn
0.3
Ag
0.7
Cu合金粉、锡铋银Sn
64.7
Bi
35
Ag
0.3
合金粉、锡铋银Sn
42
Bi
57
Ag1合金粉和锡铋Sn
42
Bi
58
合金粉均为球形颗粒合金粉，粒径均小于35微米。
[0016]进一步地，铜导电金属粉末与锡合金粉末的质量比为4：1
‑
1：1，高比例铜粉可以提高导电性能的同时降低了锡粉熔化后的流动性，有助于固化后成线，而不聚集成球或断线。
[0017]进一步地，上述单组分热固树脂为无苯环结构的环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂中的一种或多种。
[0018]进一步地，上述活性剂为己二酸和/或戊二酸。上述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、石墨烯、氢化蓖麻油中的一种或多种。上述有机溶剂为乙二醇甲醚和/或乙二醇乙醚。
[0019]进一步地，有机助剂中单组分热固树脂(含固化剂)、活性剂、触变剂及有机溶剂的质量百分比分别为：
[0020]热固型树脂(含固化剂)10
‑
30％；
[0021]活性剂10
‑
20％；
[0022]触变剂10
‑
15％；
[0023]有机溶剂35
‑
70％；
[0024]热固型树脂的作用在于固化后把金属粘接在透明导电膜上，并实现金属与透明导电膜的电接触联通。本专利技术固化后锡合金粉末会与铜导电金属粉末形成金属键接触，把有机物挤出，提高了导电性。
[0025]进一步地，有机助剂中单组分热固树脂(含固化剂)、活性剂、触变剂及有机溶剂的透明度均高于80％，高透明度有利于减少固化后有机物造成的遮光损失。
[0026]本专利技术还提供一种上述具有高导电性能的工业用低温导电浆料的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0027]步骤1、制备铜导电金属粉末；
[0028]若采用在纯铜颗粒表面镀有锡、镍、银保护层的金属颗粒粉末，则采用化学镀金属层的方法在惰性气体保护下在纯铜颗粒表面进行化学镀锡、镍或银保护层；
[0029]若采用铜锡合金粉末和铜镍合金粉末，则按照所需含量称取相应合金粉末即可；
[0030]步骤2、配制有机助剂；
[0031]按照上述比例称量各成分，将活性剂、触变剂和热固型树脂依次加入有机溶剂中，搅拌混合均匀；
[0032]步骤3、高导电性能的工业用低温导电浆料制备；
[0033]按照上述比例称量铜导电金属粉末、锡合金粉末和有机助剂，称量好后，将铜导电金属粉末、锡合金粉末混合均匀加入有机助剂在行星式搅拌机混合搅拌，搅拌后进行轧制，然后在三辊轧机混匀即可。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035]1、本专利技术通过特定配比的有机助剂与金属粉末，并优化金属粉末组份及微结构，
同时采用单组分热固树脂(含固化剂)，可使得本专利技术的浆料在140
‑
150℃温度下即可固化，同时平均体电阻率大约为3.9μΩ
·
cm，优于现有低温导电银浆料的体电阻率，也低于现有最为成熟的日本精度电子KE的银包铜浆料的体电阻率。
[0036]2、本专利技术中的锡合金粉末在浆料烧结后熔化并包裹铜导电金属粉末，一方面实现金属与金属间金属键连接，具有好的导电性能和机械性能，同时，自身体积收缩，减少了遮光面积，把有机树脂挤出到边沿(有机物透明)，树脂把凝固的金属线固定粘接在基底上，进而提高了栅线在ITO薄膜上的附着力。
[0037]3、本专利技术通过调整铜导电金属粉末与锡合金粉末的质量比，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于，按照质量百分比由以下组分组成：金属粉末88％～94％，有机助剂6％～12％；所述金属粉末包括铜导电金属粉末与锡合金粉末；所述铜导电金属粉末为含有锡、镍和/或银的铜粉；所述锡合金粉末为锡银铜Sn
0.3
Ag
0.7
Cu合金粉、锡铋银Sn
64.7
Bi
35
Ag
0.3
合金粉、锡铋银Sn
42
Bi
57
Ag1合金粉和/或锡铋Sn
42
Bi
58
合金粉；所述有机助剂包括含固化剂的单组分热固树脂、活性剂、触变剂及有机溶剂。2.根据权利要求1所述的具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于：所述含有锡、镍和/或银的铜粉为在纯铜颗粒表面镀有锡、镍和/或银金属单质保护层的金属颗粒粉末。3.根据权利要求2所述的具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于：所述纯铜颗粒为球形，铜含量大于99％。4.根据权利要求3所述的具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于：所述铜导电金属粉末中金属颗粒的粒径小于25微米；表面镀层用化学镀产生，镀层厚度小于2微米。5.根据权利要求1所述的具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于：所述铜导电金属粉末为铜锡合金粉末和/或铜镍合金粉末，其中铜含量大于90％。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的具有高导电性能的工业用低温导电浆料，其特征在于：锡银铜Sn
0.3
Ag
0.7
Cu合金粉、锡铋银Sn
64.7
Bi
35
Ag
0.3
合金粉、锡铋银Sn
42
Bi
57
Ag1合金粉和锡铋Sn
42
Bi
58
合金粉均为球形颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维强，黄国保，张鹤仙，韩涵，
申请(专利权)人：陕西众森电能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：