[發明專利]一種太陽能電池正面銀漿料用銀粉的表面改性方法

在審

• 申請號: 201710365140.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107243627A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 陳波;陳代榮;許文艷;焦秀玲;馬躍躍;郭凱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;H01B1/22;H01L31/0224
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明涉及到太陽能電池正面銀漿領域，具體是對制作漿料所用的金屬銀粉的表面改性處理方法。

背景技術

隨著石油、煤炭等不可再生資源的日益枯竭，以及人們環保意識的增強，新能源的發展越來越受到人們的重視，尤其是開發利用太陽能成為熱點。正面銀漿在太陽能電池中起著至關重要的作用，而在正面銀漿中起主導作用的是銀粉。銀粉是正面銀漿的導電相，在銀漿中的質量比可達80-92％，對漿料的流變性能、印刷性有很大影響，同時對太陽能電池的光電轉化效率起決定性的作用。隨著市場對晶體硅太陽能電池的光電轉化效率的要求越來越高，對于銀粉的研究也越來越受到科研人員的關注。目前銀粉的制備方法主要有氣相法、固相法和液相法。氣相法所需設備比較昂貴，投資大，生產效率低；固相法雖然方法簡單，但制備的銀粉粒徑偏大且不可控；液相法所需設備及工藝簡單、易操作，適用于大批量生產。目前正面銀漿用銀粉主要粒徑分布范圍在1～2μm，通常容易存在軟團聚現象，需要通過機械法或化學試劑進行表面處理，經過表面處理的銀粉可增加其與載體的潤濕性、親和性，增加漿料的流平性、提高印刷性能，因此銀粉表面改性對于獲得性能優異的太陽能電池正面銀漿是非常重要的。

銀粉表面改性可以提高銀粉的分散性、流動性、增大比表面積和振實密度等指標，同時表面改性后的銀粉不易結塊和團聚，能提高銀粉的儲存性穩定性。目前比較常用的表面處理劑有以下兩大類：

一、有機脂肪酸或有機脂肪酸鹽進行處理：由于有機脂肪酸或有機脂肪酸鹽的長鏈烷基鏈段具有低的表面能，其鹽類有較高的結構穩定性和化學穩定性，使其具有穩定的超強疏水性，被大量用來做表面處理劑。經有機脂肪酸或有機脂肪酸鹽表面處理的銀粉具有良好的分散性、流動性，且比表面積高、粒度分布范圍窄、易于儲存，能改善銀粉在有機載體中的分散性，提高漿料的流平性。如文獻Mater.Lett.2003,57,3096-3100中介紹，經用三乙醇胺、辛酸處理的銀粉有良好的分散性，且能提高銀粉的比表面積、銀粉粒度分布變窄，制作成漿料后，漿料的流平性與印刷性都有提高，但對電池片的電性能影響不大。文獻化工新材料，2016,44(4),75-77中也有硬脂酸銀的相關性質介紹，表明硬脂酸銀具有超疏水性、好的化學穩定性及高的結構穩定性。

二、硅烷偶聯劑進行處理：經硅烷偶聯劑表面處理的銀粉，具有高的振實密度(大于5.5g/cm³)，高振實密度有利于銀粉在有機載體中均勻分散，同時高振實密度的銀粉排布致密，燒結后收縮率低，方阻低。硅烷偶聯劑處理的銀粉表面接枝有硅氧鍵，可改善正面銀漿與基材的潤濕性與相容性，改善燒結后的致密性，降低串阻、提高開路電壓，增大光電轉換效率。如文獻Rare Metal Mater.Engin.2012,41(1),0024-0027中用KH560改性后的納米銀粉具有好的分散性。

目前關于銀粉表面改性的處理方法所用的表面處理劑種類單一，如專利文件CN1548260A選用的表面處理劑為十六醇、棕櫚酸、硬脂酸等，只能解決銀粉的分散性問題，無法提高銀粉的振實密度，改善正銀漿料的電性能；且需要采用球磨技術，工藝較為復雜；專利文件CN104190946A采用硬酯酸銨、油酸、棕櫚酸做表面處理劑，利用球磨得到高振實密度的銀粉，但工藝復雜，不利于工業化生產；專利文件CN105006267A采用硅烷偶聯劑做表面處理劑，處理后的銀粉可提高電池片的開路電壓，但未能解決銀粉儲存時出現的團聚、結塊問題。

總之，現有的銀粉表面改性處理方法難以同時改善銀粉的疏水性能、分散性和流動性，防止儲存過程中的團聚問題；并且不能同時提高銀粉的振實密度，降低串阻及提高開路電壓，進而增大電池光電轉換效率的問題。

發明內容

針對現有的銀粉表面改性處理方法不能同時提高銀粉疏水性能、分散性和流動性，防止儲存過程中易團聚的問題，以及不能同時提高銀粉的振實密度，減少接觸電阻、以及提高開路電壓，進而增大光電轉換效率的不足；本發明采用有機脂肪酸或有機脂肪酸鹽、硅烷偶聯劑做表面處理劑進行銀粉的表面改性，提供一種太陽能電池正面銀漿料用銀粉的表面改性方法。該方法實施簡單，兼顧銀粉表面有機化處理使其具有疏水性，同時進行硅烷偶聯劑的處理使其與基材有良好的潤濕性、相容性。

本發明的技術方案如下：

一種太陽能電池正面銀漿料用銀粉的表面改性方法，包括步驟如下：

將銀粉加入到表面處理液A和表面處理液B的混合溶液中，攪拌10-40min，然后沉降、洗滌、烘干、過篩，即完成銀粉的表面處理；