一種導電銀漿及其製備方法和一種太陽能電池片的製作方法
2023-10-05 22:22:09 5
專利名稱：一種導電銀漿及其製備方法和一種太陽能電池片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種導電銀漿及其製備方法和一種太陽能電池片。
背景技術：
導電銀漿一般有銀粉、玻璃粉和有機組分組成。但是一方面由於銀粉易於團聚，另一方面玻璃粉的存在，使得導電銀漿的導電性很差。導電銀漿中，銀粉的分散均勻性對導電銀漿的導電性有很大的影響。所以，為了提高導電銀漿的導電性，現有技術一直尋求能有效提高銀粉分散均勻性的方法。例如，CN101246760A中的導電漿料中採用由片狀與球狀複合銀粉，且球狀與片狀銀粉的重量之比為5-15 95-85，複合銀粉的平均粒徑小於4 μ m。該導電漿料仍然存在銀粉團聚導致分散性較差從而降低導電性的缺陷。CN101604557A中公開了一種等離子顯示器電極用導電漿料，包括銀粉、有機成分和低熔點玻璃粉，其中，銀粉採用粒徑範圍在0. 2-3. 5 微米之間不同粒徑規格的銀粉。該導電漿料採用不同粒徑的球銀和片銀組合，小粒徑片銀填充縫隙，有效提高銀粉與基材的接觸面積，從而提高導電率。但是，該粒徑範圍0. 2-3. 5 微米之間的小粒徑銀粉會使顆粒間界面增加，且粒徑越小銀粉越容易發生團聚，又會降低導電率。
發明內容
本發明解決了現有技術中存在的導電銀漿導電率低的技術問題。本發明提供了一種導電銀漿，所述導電銀漿中含有銀粉、玻璃粉、漿料載體和分散劑；所述銀粉為含有納米銀粉和微細銀粉的混合物，其中納米銀粉的粒徑為50-180nm，微細銀粉的粒徑為1-10 μ m，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1 50-100。本發明還提供了所述導電銀漿的製備方法，包括以下步驟a.將納米銀粉分散於沸點小於90°C的有機溶劑中，加入分散劑，分散均勻；b.加入漿料載體，分散均勻；蒸餾除去所述沸點小於90°C的有機溶劑；c.加入微細銀粉和玻璃粉，分散均勻，得到所述導電銀漿。本發明還提供了一種太陽能電池片，所述太陽能電池片包括矽基板和位於矽基板上的導電柵線，其中，所述導電柵線通過在矽基板上絲網印刷權利要求1所述的導電銀漿， 然後燒結得到。本發明提供的導電銀漿，通過採用納米銀粉與微細銀粉的混合物，一方面該導電銀漿在燒結和固化過程中納米銀粉與玻璃粉先共熔，納米銀粉填充微細銀粉周圍的界面， 減少玻璃粉的接觸面積；另一方面，該導電銀漿燒結後銀粉會結成顆粒較大且均勻的銀晶粒，使得銀顆粒分散均勻，從而提高導電銀漿的導電率。
具體實施例方式本發明提供了一種導電銀漿，所述導電銀漿中含有銀粉、玻璃粉、漿料載體，含或不含分散劑；所述銀粉為含有納米銀粉和微細銀粉的混合物，其中納米銀粉的粒徑為 50-18011111，微細銀粉的粒徑為1-1(^111，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1 50-100。一般情況下，導電銀漿中所採用的銀粉粒徑越小，銀粉越容易發生團聚，難以分散均勻，會大幅度降低導電銀漿的導電率。本發明的發明人意外發現本發明的導電銀漿中， 銀粉採用雙粒徑段的銀粉組合，即納米銀粉與微細銀粉的混合物時，導電銀漿的導電率非吊尚。本發明的發明人認為不同粒徑的銀粉熔點不同，納米銀粉與微細銀粉具有熔點差異，在高溫燒結和固化的過程中，納米銀粉與玻璃粉先共熔，並在微細銀粉共熔後，從微細銀粉周圍補充銀顆粒與基板的接觸，減少玻璃粉與基板的接觸面積；另外，銀粉共熔後， 會結成顆粒較大且均勻的銀晶粒，均勻分散在基板表面，從而提高導電率。所述銀粉為含有納米銀粉和微細銀粉的混合物，其中納米銀粉的粒徑為 50-18011111，微細銀粉的粒徑為1-1(^111，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1 50-100。優選情況下，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1 70-100。本發明中，所述納米銀粉、微細銀粉可直接採用商購產品。以導電銀漿的質量為基準，銀粉的含量為65-85%，玻璃粉的含量為3-10 %，分散劑的含量為0. 01-0. 05 %，漿料載體的含量為10-20 %，漿料助劑1-5 %。優選情況下，以導電銀漿的質量為基準，銀粉的含量為75-81%，玻璃粉的含量為3-5%，分散劑的含量為 0. 02-0. 03 %，漿料載體的含量為10-20 %，漿料助劑含量2-4%。所述玻璃粉用於提高導電銀漿的粘結性，降低燒結溫度。所述玻璃粉的平均粒徑一般為0. 1-10 μ m。所述玻璃粉為本領域技術人員公知的由多種無機氧化物預燒形成的具有玻璃相的一類物質。例如，所述玻璃粉中含有Si02、B203、Bi203、Ca0、Ba0、ai0、Al203、Ti02、 ZrO2, CuO, PbO的至少三種。優選情況下，為提高導線銀漿的導電性，以玻璃粉的質量為基準，所述玻璃粉中含有 45-65wt%& Pb0，5-15wt%& TiO2, 20_30wt % 的 SiR 和 5_10wt% Al2O30所述分散劑為現有技術中常用的各種有機分散劑，例如可以選自十二烷基硫酸鈉 (SDS)、十六烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、十六烷基吡啶(CPB)、 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、丙三醇、硬脂酸及硬脂酸鹽中的一種或多種。所述硬脂酸為本領域技術人員公知的各種硬脂酸，例如可以為庚酸、辛酸或壬酸。所述漿料載體主要用於將導電銀漿塗布到基板上時改善塗布性質和塗層膜的穩定性。所述漿料載體含有樹脂和助劑；所述載體樹脂25°C下黏度為500-50000mPaS，所述助劑包括活性稀釋劑、流平劑和消泡劑。以漿料載體的質量為基準，樹脂的含量為75-97%，載體助劑的含量為3-25%。所述樹脂為本領域技術人員常用的各種樹脂，例如可以包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂和/或矽烷樹脂。優選情況下，所述樹脂為環氧樹脂。所述環氧樹脂選自縮水甘油醚雙酚A型、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油脂環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂中的一種或多，所述環氧樹脂的環氧值為0. 4-0. 8。所述環氧樹脂也可直接採用商購產品，例如可以採用E-51環氧樹脂和/或6458環氧樹脂。所述活性稀釋劑選自二縮水甘油醚、多縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、多乙二醇縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、甘油環氧中的一種或多種。所述固化促進劑選自苄基二甲胺、DMP-30、2-乙基-4-甲基咪唑的改性物、氰基-2-乙基-4-甲基咪唑的改性物中的一種或多種。流平劑、消泡劑的種類和用量為本領域技術人員所公知。例如，所述流平劑可以選自 EFKA3883、EFKA3886、EFKA3600、BYK366, BYK333, BYK307、DEG0410、DEGO Glide410、 Glide450、Rad2300、Rad2500、TEGORad 2100 中一種或多種。消泡劑可以選自 EFKA2022、 EFKA2527、EFKA2040、BYK352, BYK354, BYK357、TEGO Airex900、TEGO Airex920、TEGO Airex900、F0AMEXN 一種或多種。本發明提供了所述導電銀漿的製備方法，包括以下步驟a.將納米銀粉分散於沸點小於90°C的有機溶劑中，加入分散劑，分散均勻；b.加入漿料載體，分散均勻；蒸餾除去所述沸點小於90°C的有機溶劑；c.加入微細銀粉和玻璃粉，分散均勻，得到所述導電銀漿。由於納米銀粉、微細銀粉與玻璃粉混合後，納米銀粉的粒徑太小，在漿料載體中直接分散難以分散均勻，且容易發生團聚。因此，本發明中，先將納米銀粉分散於沸點小於 90°C的有機溶劑中，然後再與漿料載體混合，蒸餾去掉沸點小於90°C的有機溶劑；最後加入微細銀粉與玻璃粉。所述沸點小於90°C的有機溶劑為本領域技術人員常用的各種低沸點有機溶劑，優選採用沸點為20-90°C的有機溶劑，例如可以選自環已烷、醋酸乙酯、丁酮、四氫呋喃、正庚烷、甲醇、異丙醇、乙醇、醋酸丁酯中的一種或多種。為了使納米銀粉分散均勻同時控制生產成本，所述納米銀粉與所述沸點小於90°C 的有機溶劑的質量比為1 1-10;優選為1 3-8。本發明中，所述蒸餾的溫度為20-60°C， 優選為35-55 °C。作為本發明的一種優選實施方式，所述漿料載體也可以分步加入，例如可以在步驟a完成後加入部分漿料載體，分散均勻後蒸餾除去沸點小於90°C的有機溶劑；然後再加入微細銀粉、玻璃粉和剩餘的漿料載體。採用分步加入漿料載體的工藝可以避免納米銀粉在樹脂中出現團聚的現象。本發明的導電銀漿可應用於印製精細電路領域，尤其是線寬較小的電路；例如用於製作FPC板或者光電轉化組件用基板。本發明提供了一種太陽能電池片，所述太陽能電池片包括矽基板和位於矽基板上的導電柵線，其中，所述導電柵線通過在矽基板上絲網印刷權利要求1所述的導電銀漿，烘乾、燒結得到。本發明中，所述矽基板為本領域技術人員公知的各種矽基板。將本發明的導電銀漿通過絲網印刷的方式印製於矽基板上，烘乾、燒結，導電銀漿固化形成導電柵線，從而製備得到本發明的太陽能電池片。烘乾的溫度為100-200°C。所述絲網印刷所優選採用 280-330目尼龍絲網；所述燒結的溫度為300-950°C。優選情況下，本發明中，所述導電銀漿的燒結可以採用直接採用市場上各種燒結爐實現，例如可以採用合肥恆力電子技術開發公司的HSH3003-0910太陽能電池快燒爐。以下結合實施例對本發明作進一步說明。實施例和對比例中所採用的原料均由商購得到。實施例1
本實施例用於說明本發明提供的導電銀漿及其製備方法。a.無機原料納米銀粉粒徑80-100nm銀粉IOg ；微細銀粉粒徑2μπι片狀銀粉800g;玻璃粉40g(質量比 I^bO TiO2 SiO2 Al2O3 = 50 12 30 8)；有機原料低沸點有機溶劑乙醇30g ；分散劑PVP 0. 08g, SDBS 0. 06g,丙三醇 0. Ig ；漿料載體環氧樹脂E_5180g，645860g ；活性稀釋劑乙二醇二縮水甘油醚20g ；流平劑BI36610g ；消泡劑EFKA25275g。b.將納米銀粉加入低沸點有機溶劑中，再加入分散劑，超聲分散10分鐘，加入50g
環氧樹脂，機械攪拌力5 °C蒸餾除去低沸點有機溶劑。c.將微細銀粉與玻璃粉混合均勻，加入剩餘漿料載體混合均勻。d.將步驟b和c的體系混合，機械攪拌均勻，三輥機分散(解聚作用)5次，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為79%，所述導電銀漿記為Si。實施例2採用與實施例1相似的方法製備本實施例的導電銀漿，不同之處在於步驟a 中，納米銀粉的質量為16g，微細銀粉的質量為800g，使納米銀粉與微細銀粉的質量比為 1 50。通過上述步驟，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為79. 4%，所述導電銀漿記為S2。實施例3採用與實施例1相似的方法製備本實施例的導電銀漿，不同之處在於步驟a 中，納米銀粉的質量為8g，微細銀粉的質量為800g，使納米銀粉與微細銀粉的質量比為 1 100。通過上述步驟，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為79%，所述導電銀漿記為S4。實施例4採用與實施例1相似的方法製備本實施例的導電銀漿，不同之處在於步驟a 中，納米銀粉的質量為5g，微細銀粉的質量為394g，使納米銀粉與微細銀粉的質量比為 1 78.8。通過上述步驟，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為65%，記為S4。實施例5採用與實施例1相似的方法製備本實施例的導電銀漿，不同之處在於步驟a中， 納米銀粉的質量為15g，微細銀粉的質量為1204. 7g，使納米銀粉與微細銀粉的質量比為 1 78.8。通過上述步驟，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為85%，記為S5。實施例6
a.無機原料納米銀粉粒徑80-100nm銀粉16g ；微細銀粉粒徑2μπι片狀銀粉800g;玻璃粉30g(質量比 I^bO TiO2 SiO2 Al2O3 = 50 12 30 8)；有機原料低沸點有機溶劑乙醇40g ；分散劑SDS 0. 06g, CPB 0. 08g,辛酸 0. 04g,丙三醇 0. 08g ；漿料載體環氧樹脂E-51100g，645880g ；活性稀釋劑丁二醇二縮水甘油醚20g ；流平劑EFKA36005g ；消泡劑Bi;3545g。b.將納米銀粉加入低沸點有機溶劑中，再加入分散劑，超聲分散15分鐘，加入50g 環氧樹脂，機械攪拌；50 V蒸餾除去低沸點有機溶劑。c.將微細銀粉與玻璃粉混合均勻，加入剩餘漿料載體混合均勻。d.將步驟b和c的體系混合，機械攪拌均勻，三輥機分散(解聚作用)5次，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為75. 83%，所述導電銀漿記為S6。實施例7a.無機原料納米銀粉粒徑80-100nm銀粉8g ；微細銀粉粒徑2μπι片狀銀粉800g;玻璃粉50g(質量比 I^bO TiO2 SiO2 Al2O3 = 50 12 30 8)；有機原料低沸點有機溶劑乙醇40g ；分散劑PVP 0. 06g, SDBS 0. 02g,丙三醇 0. 04g ；漿料載體環氧樹脂E_5160g，645850g ；活性稀釋劑乙二醇二縮水甘油醚20g ；流平劑BI33310g ；消泡劑TEG0 Airex9205g BYK3525g。b.將納米銀粉加入低沸點有機溶劑中，再加入分散劑，超聲分散10分鐘，加入50g
環氧樹脂，機械攪拌；50 V蒸餾除去低沸點有機溶劑。c.將微細銀粉與玻璃粉混合均勻，加入剩餘漿料載體混合均勻。d.將步驟b和c的體系混合，機械攪拌均勻，三輥機分散5次，得到本實施例的導電銀漿，其中銀粉的含量為75. 83%，所述導電銀漿記為S7。對比例1採用與實施例4相同方法製備導電銀漿，不同之處在於步驟a中，直接採用400g 粒徑2 μ m片狀銀粉，而不再添加納米銀粉。對比例2採用CN101246760A實施例1公開的方法製備本對比例的導電漿料，記為DS2。對比例3採用CN101604557A實施例1公開的方法製備本對比例的導電漿料，記為DS3。實施例8-14
分別將導電銀漿S1-S5和DS1-DS2，採用觀0目尼龍絲網通過絲網印刷塗覆於太陽能矽基板背面上的電極區域，然後轉入太陽能電池快燒爐(合肥恆力電子技術開發公， HSH3003-0910)中進行烘乾、燒結，使導電銀漿固化，得到太陽能電池片，記為S11-S77。對比例3-4採用導電漿料DS1-DS2按照與實施例8_14相同的方法絲網印刷至太陽能矽基板背面上電極區域，製備太陽能電池片，記為DS11-DS22。性能測試將太陽能電池片S11-S77和DS11-DS22各取150片，採用上海赫爽太陽能技術有限公司單次閃光太陽電池測試儀型號HSC1，分別測試各太陽能電池片S11-S55和 DS11-DS22的平均光電轉化效率。測試結果如表1所示。表權利要求
1.一種導電銀漿，所述導電銀漿中含有銀粉、玻璃粉、漿料載體和分散劑；其特徵在於，所述銀粉為含有納米銀粉和微細銀粉的混合物，其中納米銀粉的粒徑為50-180nm，微細銀粉的粒徑為1-10 μ m，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1 50-100。
2.根據權利要求1所述的導電銀漿，其特徵在於，以導電銀漿的質量為基準，銀粉的含量為65-85 %，玻璃粉的含量為3-10 %，分散劑的含量為0. 01-0. 05 %，漿料載體的含量為 IOH
3.根據權利要求1或2所述的導電銀漿，其特徵在於，所述玻璃粉中含有Si02、B2O3, Bi203、CaO> BaO> ZnO> A1203、Ti02、ZrO2> CuO> PbO 的至少三種。
4.根據權利要求3所述的導電銀漿，其特徵在於，以玻璃粉的質量為基準，所述玻璃粉中含有 45-65wt%^ Pb0,5-15wt%^ TiO2, 20_30wt% 的 SiO2 和 5-10wt% Al2O3-
5.根據權利要求1或2所述的導電銀漿，其特徵在於，所述分散劑選自十二烷基硫酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、丙三醇、 硬脂酸及硬脂酸鹽中的一種或多種。
6.根據權利要求1或2所述的導電銀漿，其特徵在於，所述漿料載體含有樹脂和助劑； 所述樹脂25°C下黏度為500-50000mPaS ；所述助劑包括活性稀釋劑、流平劑和消泡劑。
7.根據權利要求6所述的導電銀漿，其特徵在於，所述漿料載體樹脂包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂和/或矽烷樹脂；所述環氧樹脂選自縮水甘油醚雙酚A型、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油脂環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂中的一種或多，所述環氧樹脂的環氧值為0. 4-0.8。
8.根據權利要求6所述的導電銀漿，其特徵在於，所述活性稀釋劑選自二縮水甘油醚、 多縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、多乙二醇縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、甘油環氧中的一種或多種。
9.權利要求1所述的導電銀漿的製備方法，包括以下步驟a.將納米銀粉分散於沸點小於90°C的有機溶劑中，加入分散劑，分散均勻；b.加入漿料載體，分散均勻；蒸餾除去所述沸點小於90°C的有機溶劑；c.加入微細銀粉和玻璃粉，分散均勻，得到所述導電銀漿。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述沸點小於90°C的有機溶劑選自環己烷、醋酸乙酯、丁酮、四氫呋喃、正庚烷、甲醇、異丙醇、乙醇、醋酸丁酯中的一種或多種。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其特徵在於，納米銀粉與所述沸點小於90°C的有機溶劑的質量比為1 1-10。
12.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述蒸餾的溫度為20-60°C。
13.一種太陽能電池片，所述太陽能電池片包括矽基板和位於矽基板上的導電柵線，其特徵在於所述導電柵線通過在矽基板上絲網印刷權利要求1所述的導電銀漿，烘乾、燒結得到。
14.根據權利要求13所述的太陽能電池片，其特徵在於，所述絲網印刷採用觀0-330目尼龍絲網；燒結溫度為300-950°C。
全文摘要
本發明提供了一種導電銀漿，所述導電銀漿中含有銀粉、玻璃粉、漿料載體和分散劑；所述銀粉為含有納米銀粉和微細銀粉的混合物，其中納米銀粉的粒徑為50-180nm，微細銀粉的粒徑為1-10μm，納米銀粉與微細銀粉的質量比為1∶50-100。本發明的導電銀漿，通過採用納米銀粉與微細銀粉的混合物，能有效提高導電銀漿導電率。
文檔編號H01B13/00GK102262914SQ20101019019
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者周維, 張斌, 彭長春 申請人:比亞迪股份有限公司