CN102172777A - 高振实密度球形银粉及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池技术领域的高振实密度球形银粉的制备方法，将硝酸银-氨水混合液和含有L-抗坏血酸、保护剂和表面活性剂的混合还原液均匀混合反应，所得沉淀经清洗干燥后即为高振实密度球形银粉。本发明所制得银粉振实密度高、粒径分散范围窄、其颗粒球形度高，表面光滑，比表面积小并且易于大规模生产。

Description

高振实密度球形银粉及其制备和应用
技术领域
本发明涉及的是一种太阳能电池技术领域的材质及方法，具体是一种高振实密度球形银粉及其制备和应用。
背景技术
银粉是电子工业中是应用最广泛的一种贵金属粉末，用于制作导电胶、导电涂料以及各种电子浆料。银粉的制备方法包括气相法、固相法和液相法。气相法的投资大、能耗高、产率低；固相法制备的银粉的粒径偏大而且粒径分布范围宽，一般应用于陶瓷粉体的制备，而在金属粉体的工业制备应用较少；液相法工艺过程比较简单，粉体颗粒大小和形状容易控制，是目前低成本制备银粉的常用方法。
随着自然环境的恶化和传统燃料能源的逐步减少，人们对可再生的清洁能源需求日益迫切。
光伏发电以其独特的优势成为最受关注的可再生清洁能源。丰富的太阳辐射是取之不尽，用之不竭的，无污染，廉价，且可以安全自由使用的。
随着科技的进步，要求不断的提高太阳能电池的转化效率来获得更多的电能，因此要求从太阳能电池的结构、工艺和材料上进行创新。其中提高太阳能电池正极银浆的导电性和减少遮光率就是一个重要的改进方向。因此要求做出的太阳能电池正极银浆具有大的高宽比。
为了达到此技术要求，需要做出高技术含量的太阳能电池正极银浆用银粉，具体要求就是：高振实密度，球形度好，粒度分布窄，比表面积小。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101569937 A，公开日2009-11-4记载了“一种导电银浆用高分散银粉的制备方法”，该技术振实密度低，制作的银粉振实密度小，制作成银浆，在硅片上烧结后，收缩率大，转化效率低。中国专利文献号CN101716685 A，公开日2010-6-2，记载了一种“化学还原法制备球形超细银粉的方法”，该技术将硝酸银加水溶解，搅拌下将硝酸银逐滴加入抗坏血酸溶液中，待开始产生沉淀时逐滴加入明胶，用氨水调节反应液PH值。滴定完后过滤洗涤，取出沉淀物在干燥箱中晾干后放入马弗炉中，升温到350℃，保温热处理掉除掉杂质。该方法制得的银粉分散性好，但工艺复杂。中国专利文献号CN1106326A，公开日1995-8-9，公开了一种“制备细碎密实球形银粉的方法”，该技术是将硝酸银于链烷醇胺溶液混合，生产的银-链烷醇胺配合物水溶液。该方法试剂用量较大，生产成本高，所用试剂如氢醌等有毒性，且粒度分布范围较宽。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种高振实密度球形银粉及其制备和应用，本发明所制得银粉振实密度高、粒径分散范围窄、其颗粒球形度高，表面光滑，比表面积小并且易于大规模生产。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种高振实密度球形银粉的制备方法，将硝酸银-氨水混合液和含有L-抗坏血酸、保护剂和表面活性剂的混合还原液均匀混合反应，所得沉淀经清洗干燥后即为高振实密度球形银粉。
所述的硝酸银-氨水混合液中：硝酸银80-130g/L，氨水100-150g/L。
所述的混合还原液的组分及含量为：硝酸银摩尔量1.5-2倍的L-抗坏血酸、摩尔量5-15倍作为保护剂的聚乙烯吡咯烷酮和摩尔量100-600倍作为表面活性剂的吐温80。
所述的混合反应是指：在高速搅拌的环境下混合，并控制反应温度在10-80℃，反应时间0.5-30min，待反正后沉降30-60min后将上清反应液倒去取其沉淀。
所述的混合反应中涉及的容器均在40-95℃下，100-200g/LNaOH、50-120mL/LH2O2的溶液中清洗10-20min，然后用去离子水洗净，使反应器表面充分羟基化，避免反应时产生银镜。
所述的清洗干燥是指：将混合反应的沉淀用去离子水清洗至电导率2-5us/cm，再用无水酒精或丙酮清洗2-4次，最后在鼓风干燥箱内40-75℃，干燥5-12小时。
本发明涉及上述方法制备得到的高振实密度球形银粉，其粒度分布D50范围为：1.3～2.1μm、振实密度范围为：4.3～5.1g/mL，比表面积范围为：0.45～0.82m2/g。
本发明与现有技术相比优点在于：首先是制作的银粉振实密度高，从而减少了正极银浆在太阳电池上的收缩率，并且提高了太阳能电池的转换效率；制作工艺简单，减少了原料和能源的损耗；生产过程环保，减少对环境污染和人体伤害。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
对所用反应用容器、搅拌桨等，均应该在75℃下，150g/L NaOH、80mL/L H2O2的溶液中清洗15min。充分使反应器表面羟基化，避免反应时产生银镜。清洗后的反应器应用去离子水洗净。配制银氨溶液，其中硝酸银100g/L、氨水100g/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸68.5g、聚乙烯吡咯烷酮6.7g、吐温800.30g用去离子水配制成混合还原液。在高速搅拌混合还原液同时，将银氨溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在50℃，反应时间1min。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降45min后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率3μs/cm，再用无水酒精清洗2次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内60℃，干燥3小时。最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。
本实施例制备得到的银粉的振实密度：4.5g/mL比表面积：0.63m2/g D50 1.87μm和很窄的粒度分布。
实施例2
对所用反应用容器、搅拌桨等，均应该在80℃下，150g/L NaOH、50mL/L H2O2的溶液中清洗10min。充分使反应器表面羟基化，避免反应时产生银镜。清洗后的反应器应用去离子水洗净。配制银氨溶液，其中硝酸银125g/L、氨水110g/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸78.6g、聚乙烯吡咯烷酮8.1g、吐温800.35g用去离子水配制成混合还原液。在高速搅拌混合还原液同时，将银氨溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在20℃，反应时间45s。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降30min后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率5μs/cm，再用无水酒精清洗3次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内65℃，干燥4小时。最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。
本实施例制备得到的银粉的振实密度：5.0g/mL比表面积：0.51m2/g D50 2.02μm和很窄的粒度分布。
实施例3
对所用反应用容器、搅拌桨等，均应该在82℃下，175g/L NaOH、50mL/L H2O2的溶液中清洗10min。充分使反应器表面羟基化，避免反应时产生银镜。清洗后的反应器应用去离子水洗净。配制银氨溶液，其中硝酸银110g/L、氨水100g/L。配制混合还原液。L-抗坏血酸75.6g、聚乙烯吡咯烷酮7.5g、温0.35g用去离子水配制成混合还原液。在高速搅拌混合还原液同时，将银氨溶液和混合还原液均匀混合进行反应，控制反应温度在70℃反应时间45s。对反应后的银粉进行后处理。待反正后沉降30min后将上清反应液倒去，然后把沉淀的银粉用去离子水清洗至电导率2μs/cm，再用丙酮清洗2次。将洗净的银粉在鼓风干燥箱内45℃，干燥5小时。最后将干燥后的银粉进行打粉，过筛网即可成粉。
本实施例制备得到的银粉的振实密度：4.3g/mL比表面积：0.43m2/g D50 1.76μm和很窄的粒度分布。

Claims (7)

1.一种高振实密度球形银粉的制备方法，其特征在于，将硝酸银-氨水混合液和含有L-抗坏血酸、保护剂和表面活性剂的混合还原液均匀混合反应，所得沉淀经清洗干燥后即为高振实密度球形银粉。
2.根据权利要求1所述的高振实密度球形银粉的制备方法，其特征是，所述的硝酸银-氨水混合液中：硝酸银80-130g/L，氨水100-150g/L。
3.根据权利要求1所述的高振实密度球形银粉的制备方法，其特征是，所述的混合还原液的组分及含量为：硝酸银摩尔量1.5-2倍的L-抗坏血酸、摩尔量5-15倍作为保护剂的聚乙烯吡咯烷酮和摩尔量100-600倍作为表面活性剂的吐温80。
4.根据权利要求1所述的高振实密度球形银粉的制备方法，其特征是，所述的混合反应是指：在高速搅拌的环境下混合，并控制反应温度在10-80℃，反应时间0.5-30min，待反正后沉降30-60min后将上清反应液倒去取其沉淀。
5.根据权利要求1所述的高振实密度球形银粉的制备方法，其特征是，所述的混合反应中涉及的容器均在40-95℃下，100-200g/LNaOH、50-120mL/LH2O2的溶液中清洗10-20min，然后用去离子水洗净。
6.根据权利要求1所述的高振实密度球形银粉的制备方法，其特征是，所述的清洗干燥是指：将混合反应的沉淀用去离子水清洗至电导率2-5us/cm，再用无水酒精或丙酮清洗2-4次，最后在鼓风干燥箱内40-75℃，干燥5-12小时。
7.一种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的高振实密度球形银粉，其特征在于，其粒度分布D50范围为：1.3～2.1μm、振实密度范围为：4.3～5.1g/mL，比表面积范围为：0.45～0.82m2/g。
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