本发明专利技术公开了一种高分散型银粉和一种太阳能电池电极导电银浆，该导电银浆由以下质量百分比的成分制备得到：权利要求1所述的高分散型银粉：53～61.8％，玻璃粘合剂：21.5～31％，有机载体：15～17.6％。本发明专利技术的高分散型银粉具有很好的分散性，用其制备而成的导电银浆在降低银粉使用量的同时还能提高导电效率，另外，本发明专利技术的导电银浆清洁、环保，适宜推广应用。本发明专利技术克服现有银粉分散性不好、现有导电银浆银粉使用量大的缺陷。
Conductive silver paste of high dispersion silver powder and solar cell electrode
The invention discloses a high dispersion type silver powder and a solar cell electrode conductive silver paste, the conductive silver paste by component following the mass percentage of highly dispersed silver powder prepared by: as stated in claim 1: 53 ~ 61.8%, 21.5 ~ 31%, glass adhesive: organic carrier: 15 ~ 17.6%. High dispersion type silver powder of the invention has good dispersion, the prepared conductive silver paste in reducing silver consumption but also improve the electrical efficiency, in addition, the conductive silver paste of the invention is clean and environment-friendly, suitable for popularization and application. The present invention overcomes the defects of poor dispersibility of existing silver powder and large use of existing conductive silver paste and silver powder.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏发电材料领域，具体涉及一种高分散型银粉和一种太阳能电池电 极导电银浆。
技术介绍
目前，世界上风能、地热能及水能资源的实际开发量远远不能满足人类对能源的 需求，而太阳能资源是最丰富的可再生能源之一，它分布广泛、可再生、不污染环境，是国际 上公认的理想替代能源。因此，与之相应的太阳能电池产业的发展潜力巨大，成为了新兴的 朝阳行业。我国新能源产业化发展起步较晚，但发展速度较劲头足。我国光伏发电产业于20 世纪70年代起步，近几年得到了迅猛发展。在国家最新颁布的《新能源产业振兴发展规划 (草案)》中指出，太阳能发电装机规模在2011年、2020年分别达200万kW和2000万kW。 2009年太阳能电池产量已达到4011兆瓦，占世界太阳能电池总产量的40%。2010年上游 的电池片及电池组件公司都在扩大产能，电池片产量约8000兆瓦，已经成为世界太阳能电 池的第一大生产国。由于我国人口众多、能源消耗大，因此预计未来太阳能的发展速度会更 快，将会成为新能源领域中的核心产业。然而，我国太阳能电池生产线关键设备、原料及组 件严重依赖进口。目前广泛应用的太阳能电池中，除晶体硅片外，正负电极也是非常关键的组成部 分，其中正面电极的作用时利用其中的细栅线收集硅基片中因光生伏特效应产生的光电 子，并将这些光电子传输到主栅线上，最终导出电池，因此电极是直接影响太阳能电池的导 电率和光电转换效率的关键核心材料之一。制造电极的方法很多，其中正面电极的制备技术有光刻、磁控溅射、真空蒸镀、刻 槽埋栅和丝网印刷等。但是光刻、磁控溅射、刻槽埋栅和真空蒸镀的生产成本高，生产效率 低，而丝网印刷法具有效率高、成本低及设备简单耐用的特点，可作为工业化生产太阳能电 池的方法。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，包括电池正面银浆印 刷，电池背面银铝浆印刷和电池背面铝浆印刷。太阳能电池用导电银浆有着良好的印刷性、 导电性、抗氧化性、耐候性和耐化学性能，可与背电极浆料共烧结，烧结后受光面电极宽度 窄、厚度高、致密性好、无微裂纹、附着力好，与硅片的接触电阻低(可有效渗透减反射层)， 可获得极高的光电转化效率，是理想的正面电极用浆料。也可替代背面铝浆，制备高性能的 太阳能电池负极。根据目前的太阳能电池生产工艺，一般来讲，正面银浆用量约为70kg/MW，背面浆 料的需求量约20kg/MW，因此1000兆瓦产能的太阳能电池片需要正极银浆约70吨，负面电 极需要银浆约20吨，2010年国内需求太阳能发电装机规模约达到8000MW，因此共需正极银 浆在560吨左右，背面电极用银浆约160吨。根据国家新能源发展规划，未来太阳能产业对 于太阳能导电银浆的需求量更加巨大。太阳能电池浆料品质要求高、技术难点多、产品针对性强、资金投入大。目前，太阳能电池、及其组件生产原辅材料中，大部分设备及耗材已完全实现国产化。但太阳能电池导 电银浆作为制造太阳能电池的主要原材料，其市场基本上被美国DUPANT、美国FERRO和德 国Hereaus这三家公司垄断。国内也有少数银浆生产厂家，但与国外先进厂家相比，国内的银浆存在烧结时烧 结温度范围窄、太阳能电池转化效率低及废品率较高等问题，只适合用来制备低档电子领 域用的导电银浆，无法满足太阳能电池对导电银粉的高端要求。因此我国太阳能电池生产 厂家大多采用进口银浆，如美国的杜邦、福禄、ESL、德国的贺利氏及日本的一些厂家等，这 种状况造成太阳能电池银浆成为比多晶硅料对外依存度还更高的原材料，严重地制约了我 国光伏产业的发展和壮大。太阳能电池银浆主要由银粉、玻璃粉、聚合物树脂、溶剂及助剂等组成，其中，银粉 约占总体银浆重量的80%以上。国内太阳能电池银浆主要依赖进口，究其原因，是因为对太 阳能银浆用的核心组分——银粉质量要求很高，也就是说银粉的质量直接决定太阳能电池 电极的导电率和光电转化效率，同时还决定导电银浆的成本。在高端的太阳能电池专用银 粉的市场上，中国制造尚处于空白状态，所以导致国内太阳能电池生产所用的高端导电银 浆中，所采用银粉几乎全部是采用进口的。国外的太阳能电池专用银粉价格很高，甚至一些 厂家不对外销售银粉。这种形势下造成国内太阳能银浆厂家生产不出性能优越的银浆，从 而使太阳能电池生产商成本较高，市场竞争力有限。因此，研发生产太阳能电池银浆专用银 粉，以降低生产成本，提高银粉的性能(如高振实密度、高转换效率、高分散、形貌可控、粒 径分布合理)，从而提高太阳能电池的生产水平，也是国内太阳能电池行业发展的需要。目前提高国内太阳能电池专用银粉的质量所需要解决的几个关键性问题是⑴ 银粉的形貌、粒径及粒径分布的控制银粉的形貌、粒径及粒径分布是太阳能电池专用银粉 的主要性能指标之一，也是最终制备太阳能电池电极的导电率和光电转换效率的主要影响 因素。目前国内银粉生产商在形貌的控制、银粉粒径及粒径分布方面与国际同行相差很大， 这也是国内银粉生产商生产的银粉在太阳能电池领域应用时所面临的主要门槛。(2)银粉 的分散性问题在太阳能电池电极中，由于银粉其他两组分的化学性质不同，因此银粉难以 分散。银粉的分散性决定电极的电学和光学性能，提高银粉在电极材料中的分散性，则需要 对其表面进行改性。银粉在导电银浆中的分散是十分重要的，要提高银粉的分散性，就需要对其表面 进行改性，因为①银粉易氧化，虽然其氧化物也具有一定的导电率，但会在一定程度上降低 其性能，而恰当的表面改性则可防止银粉的氧化。②银粉应用到太阳能电池上时，一般需要 经过高温烧结(600°c 900°C )，将银粉融化形成导电网络，高温烧结不仅会提高太阳能电 池生产过程中的耗能，且电池上某些组件的性能会受到影响，尤其是近年来发展的薄膜型 太阳能电池更是不耐高温。而银粉经过一定方法进行表面改性之后，可降低银粉的烧结温 度，避免上述问题。③太阳能电池专用银粉的粒径较小、表面活化能较高，因此易聚集、难分 散。另外，银粉制备太阳能电池导电银浆时，需要加入一些辅助物质，如无机玻璃氧化物、有 机聚合物等混合在一起，这些物质的化学性质存在较大区别，所以银粉很难均勻地分散在 其中，最终导致银浆成本上升和性能下降。而根据银粉所需要分散的体系，对其表面进行改 性，可有效地防止银粉聚集、提高银粉在聚合物体系中分散。目前，国内银粉生产厂商对于 银粉表面改性方面缺乏重视，虽然有相关专利的出现，但是还是存在一定的缺点，下面就目前国内外针对上述问题，在导电银浆方面做的工作做些简单的总结。专利CN 101834004A(—种太阳能电池电极导电银浆用银粉及其制备方法)中提 到，采用化学还原法，即用葡萄糖、抗坏血酸、水合胼、对苯二酚做还原剂，以聚氧乙烯烷基 胺，作为分散剂。还原硝酸银得到平均粒径在0. 3 1. 5 μ m，跨度为1. 1 1. 6，灼烧后热 失重小于0. 3%的银粉。在该专利中，银粉的纯度高、烧结后热失重小，制成的太阳能电池电 极导电性好。该专利认为，银粉颗粒大小和跨度对于银粉颗粒的烧结和溶解有很大的影响， 因此该专利通过控制银粉的平均粒径和粒径跨度来实现导电率的提高。但是该专利是采用 聚氧乙烯烷基胺类物质作为分散剂，虽然能提高银粉的分散性，但是采用这种物理的方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高分散型银粉，其特征在于是由以下步骤制备得到：（１）取银粉加入到溶剂Ａ中，再加入ＡＴＲＰ引发剂，控制ＡＴＲＰ引发剂在反应物中的质量浓度为０．５～１．３％，银粉与ＡＴＲＰ引发剂的摩尔比为１∶０．４～０．８；将该反应物置于２０～５０℃下，超声反应３～４小时，离心之后取沉淀物，用溶剂Ｂ洗涤沉淀物，得到表面接枝ＡＴＲＰ引发剂的银粉；（２）往表面接枝ＡＴＲＰ引发剂的银粉中加入溶剂Ｃ、疏水性单体和催化剂，通入惰性气体排除氧气，然后加入配基；其中，疏水性单体、催化剂、配基、表面接枝有ＡＴＲＰ引发剂的银粉的摩尔比为（５～１００）∶（０．１～２）∶（０．１～３）∶１；将上述反应物置于６０～１２０℃下搅拌反应４～４８个小时，离心之后取沉淀物，用溶剂Ｄ洗涤沉淀物，将沉淀物在２５～６０℃下真空干燥，得到高分散型银粉。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡继文，邹海良，李银辉，刘锋，肖定书，胡美龙，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，佛山市功能高分子材料与精细化学品专业中心，
类型：发明
国别省市：81
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