CN102163471B

CN102163471B - 一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法

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Publication number: CN102163471B
Application number: CN201010562428A
Authority: CN
Inventors: 马洋; 吴振军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102163471A

Abstract

一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法，所涉及的复合电极浆料含有10～45％纳米银、5～20％的导电聚苯胺，其余成分为表面活性剂，该复合导电浆料的制备流程包括：将具有微纳结构的导电聚苯胺超声分散至含表面活性剂的水中，再溶入一定量的硝酸银，随后在导电聚苯胺分散体系中原位还原得到纳米银，经离心洗涤、干燥后，将所得粉末与表面活性剂研磨即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，本发明所制成的复合电极浆料的导电性好、抗氧化、成本低，对晶体硅、非晶硅、陶瓷都具有良好润湿附着性能。

Description

一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于光伏与储能材料产业领域，具体涉及一种用于制作太阳能电池电极的纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料及其制备方法。

背景技术

作为导电性与导热性最好的金属，银常被用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种太阳能电池与电子电气系统中的大量的接触点和电极都是用银制作的[中国稀土学报，2003，Z1：164；第十届中国太阳能光伏会议，2008-9-19：132]。但属于贵金属的银价格较高，在大规模应用时常导致产品成本显著增加；此外，单纯银浆制作的银元件成本高、在湿热空气氛围中容易氧化，使得银触点或银电极使用寿命下降。目前，有研究开发了掺杂铜、钌、磷化物、半导体氧化物、玻璃粉、碳粉的触点与电极用银浆，尽管成本有所下降，但在导电性、抗氧化、附着性等方面还有待提高，且这些掺杂体系的制备常采用机械混合的方式来完成，银与掺杂物混合不均匀、烧结温度较高，触点或电极较差的耐电流冲击能力常导致元件损坏[发明专利CN101582328、CN101692410A、CN101702416A、CN101529532、CN101373646、CN101515604、CN101582300、CN101814551A、CN1540679]。

从20世纪70年代至今发展起来的聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)以及它们的衍生物这些导电高分子[材料导报，2009，2：362；化工进展，2007，3：350；塑料科技，2003，2：43。]，其电导率介于10³～10⁵S/cm之间，涂层与韧性好，有希望应用于太阳能电池与电子电气系统，但纯粹的导电高分子存在导电性不稳定、导热性较差易老化等问题，因此并不适宜单纯用于制作太阳能电池和电子电气系统的触点和电极。

因此，非常需要开发成本低、生产工艺简单、电性能与物理化学性能优异的新型含银导电浆料，以满足我国光伏产业和电子电气系统对高性能含银触点与电极的飞速增长的市场需求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法，该复合电极浆料由10～45％的纳米银、5～20％的导电聚苯胺和调浆剂组成。

本发明涉及的一种太阳能电池用复合电极浆料及其制备方法，包括以下步骤：

(一)称取一定量的导电聚苯胺，将其超声分散在事先溶入分散剂的水溶液中，得到悬浮体系PASS；

(二)称取一定量的硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

(三)选用一定量的有机或无机还原剂，在一定温度、超声条件下加入PASSA溶液反应一定时间，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色或灰黑色粉末；

(四)选用不同表面活性剂按一定比例配制成调浆剂，将调浆剂与步骤

(三)制得的粉末按一定比例调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料。在本发明中，步骤(一)中的分散剂选自PVP、P123、PEG、PMAA、CAPB，分散剂的浓度为0.1～1％，优选0.2～0.6％。

本发明中，步骤(三)中的有机还原剂选自葡萄糖、蔗糖、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、松油醇、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、多聚甲醛、柠檬酸、柠檬酸钠、苹果酸、抗坏血酸，无机还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、氢气。所用还原剂的量不低于将步骤(二)所得PASSA溶液中的全部硝酸银还原成单质银所需的理论用量。

在本发明中，步骤(三)中的还原温度为0～45℃，优选5～30℃。

在本发明中，步骤(四)中的配制调浆剂所用的表面活性剂，选自丙三醇、松油醇、丙酮、丁酮、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、阿拉伯胶、蓖麻油，配制时以丙三醇、松油醇、丙酮、丁酮中的一种为溶剂，将羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、阿拉伯胶、蓖麻油中的一种作为溶质溶入前述溶剂中即得调浆剂，所配制的调浆剂中溶质的含量为10～50％。

有益效果：

本发明的突出优点在于工艺流程简单、原料来源广泛，制备成本低，适合规模化生产，本发明制备的纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，既拥有与纯银相当的优异导电性，在200℃以下即可形成强附着导电触点或电极，其银含量较常规银浆银含量降低30～50％，同时还通过引入导电聚苯胺提高了复合浆料以及采用该复合浆料制作的电极的抗氧化性能和对多种材料的润湿附着性能，更重要的是降低了传统纯银浆料的材料成本，可在太阳能电池、电子电气等领域获得广泛应用。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

将1.0克PVP溶入999克去离子水中，再称取2.0克导电聚苯胺，在超声分散条件下将其分散在前述水溶液中，得到黑色悬浮体系PASS；随后称取20.0克硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

称取5.5克无水乙醇，在45℃、超声条件下加入PASSA溶液反应6小时，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色粉末PASSAP；

以45克丙三醇为溶剂、5克羟丙基甲基纤维素为溶质配制成50克调浆剂，称取所调制的调浆剂32.5克，将其与黑色PASSAP粉末在玛瑙研钵中研磨调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，所得导电浆料中纳米银含量为30％，导电聚苯胺含量为5％，65％为调浆剂，涂敷成导电层的电导率为5.1×105S/cm。

实施例2

将2.0克P123溶入998克去离子水中，再称取5.0克导电聚苯胺，在超声分散条件下将其分散在前述水溶液中，得到黑色悬浮体系PASS；随后称取21.0克硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

称取3.5克甲醛，在30℃、超声条件下加入PASSA溶液反应3小时，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色粉末PASSAP；

以40克松油醇为溶剂、10克阿拉伯胶为溶质配制成50克调浆剂，称取所调制的调浆剂32.4克，将其与黑色PASSAP粉末在玛瑙研钵中研磨调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，所得导电浆料中纳米银含量为25.2％，导电聚苯胺含量为10％，64.8％为调浆剂，涂敷成导电层的电导率为2.6×105S/cm。

实施例3

将5.0克PEG溶入995克去离子水中，再称取7.5克导电聚苯胺，在超声分散条件下将其分散在前述水溶液中，得到黑色悬浮体系PASS；随后称取12.5克硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

称取12.3克抗坏血酸，在20℃、超声条件下加入PASSA溶液反应2小时，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色粉末PASSAP；

以32.5克丁酮为溶剂、17.5克蓖麻油为溶质配制成50克调浆剂，称取所调制的调浆剂35克，将其与黑色PASSAP粉末在玛瑙研钵中研磨调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，所得导电浆料中纳米银含量为15％，导电聚苯胺含量为15％，70％为调浆剂，涂敷成导电层的电导率为8.9×104S/cm。

实施例4

将8.0克PMAA溶入992克去离子水中，再称取10.0克导电聚苯胺，在超声分散条件下将其分散在前述水溶液中，得到黑色悬浮体系PASS；随后称取17.7克硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

称取5.0克硼氢化钠，在5℃、超声条件下加入PASSA溶液反应5小时，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色粉末PASSAP；

以25.0克乙醇为溶剂、25.0克羟乙基纤维素为溶质配制成50克调浆剂，称取所调制的调浆剂30克，将其与黑色PASSAP粉末在玛瑙研钵中研磨调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，所得导电浆料中纳米银含量为20％，导电聚苯胺含量为20％，60％为调浆剂，涂敷成导电层的电导率为1.2×105S/cm。

实施例5

将10.0克CAPB溶入990克去离子水中，再称取7.5克导电聚苯胺，在超声分散条件下将其分散在前述水溶液中，得到黑色悬浮体系PASS；随后称取17.5克硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

在0℃、超声条件下向PASSA溶液中持续通入氢气反应2小时，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色粉末PASSAP；

以25.0克松油醇为溶剂、25.0克羟蓖麻油为溶质配制成50克调浆剂，称取所调制的调浆剂32克，将其与黑色PASSAP粉末在玛瑙研钵中研磨调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料，所得导电浆料中纳米银含量为21％，导电聚苯胺含量为15％，64％为调浆剂，涂敷成导电层的电导率为2.3×105S/cm。

在本发明中，步骤(四)中的配制调浆剂所用的表面活性剂，选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、松油醇、丙酮、丁酮、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、阿拉伯胶、蓖麻油。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下成分：10～45％的纳米银，5～20％的导电聚苯胺，其余部分为调浆剂，其具体制备步骤有：

(二)称取一定量的硝酸银，溶入PASS中，得到悬浮体系PASSA；

(三)选用一定量的有机或无机还原剂，在一定温度、超声条件下加入PASSA溶液还原一定时间，将所得悬浮液反复离心洗涤分离，分离物干燥后得黑色或灰黑色粉末PASSAP；

(四)选用不同表面活性剂按一定比例配制成调浆剂，将调浆剂与步骤(三)制得的粉末PASSAP按一定比例调和即得纳米银/微纳导电聚苯胺复合电极浆料。

2.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(一)中的分散剂选自PVP、P123、PEG、PMAA、CAPB。

3.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(一)水溶液中的分散剂浓度为0.1～1％。

4.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(三)中的有机还原剂选自葡萄糖、蔗糖、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、松油醇、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、多聚甲醛、柠檬酸、柠檬酸钠、苹果酸、抗坏血酸。

5.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(三)中的无机还原剂包括硼氢化钠、硼氢化钾、氢气。

6.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(三)中的还原温度为0～45℃。

7.根据权利要求1所述一种太阳能电池用复合电极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(四)中的配制调浆剂所用的表面活性剂，选自丙三醇、松油醇、丙酮、丁酮、轻丙基甲基纤维素、轻乙基纤维素、阿拉伯胶、蓖麻油。