CN110853839B - 一种太阳能电池专用柔性导电浆料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池领域，公开了一种太阳能电池专用柔性导电浆料及制备方法。包括如下制备过程：（1）将弹性微粒使用水玻璃浸润，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；（2）将弹性微粒与导电微粒混合后研磨，制得弹性导电微粒；（3）将弹性导电微粒加入导电银浆中混合均匀，制得柔性导电浆料。本发明制得的导电薄膜与传统导电薄膜相比，通过导电微粒牢固包覆弹性微粒制得具有弹性的导电微粒，该导电浆料并刮涂成膜，具有优异的弯曲性和柔性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，公开了一种太阳能电池专用柔性导电浆料及制备方法。
背景技术
随着电子、信息、通信业的快速发展，对以金、银、铜等金 属粉末为主要功能相的电子浆料（导电涂料、导电胶）的需求越来越多，要求也越来越高。电子浆料产品是集材料、冶金、化工、电子技术于一体的电子功能材料，是混合集成电路、敏感元件、表面组装技术、电阻网络、显示器以及各种电 子分立元件等的基础材料。经过丝网印刷、流平、烘干、烧结等工艺，电子浆料可以在陶瓷等基片上固化形成导电膜，可制成厚膜集成电路、电阻器、电阻网络、电容器、多层陶瓷电 容器 （MLCC）、导体油墨、太阳能电池电极、发光二极管 （LED）发光源、有机发光显示器（OLED）、印刷及高分辨率导电体、薄膜开关/柔性电路、导电胶、敏感元器件及其他电子元器件。
我国电子浆料产业无论是生产技术、品种、质量还是市场份额，都远远落后于世界先进国家，尤其是高、中端产品。国内电子元器件产业对电子浆料品种数量和质量的需求在相当长的时期内依靠国外大量进口来满足，电子浆料产业现已呈现严重滞后于电子信息产业发展需求的趋势。
目前，太阳能作为清洁能源，得到迅猛发展，太阳能电池是光伏发电的主要部件。薄膜太阳电池作为太阳电池领域的重要分支近几年发展迅速，其种类涵盖了非晶硅、非晶硅锗、微晶硅、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池等多种。薄膜电池在完成光电转换功能层的制备和分割以后，需要在其背电极上设置引流汇流装置将电流引出，以保证载流子源源不断的流出并传递到用电器或锂离子电池的两极。
中国发明专利申请号201811178616.2公开了一种印制耐弯折印刷电路的复合导电油墨的制备方法，利用这种复合导电油墨制造的印刷电路可以耐受长时间大载荷反复弯折而不发生导电性能的下降。以高温球磨处理工艺制备的金属银和二维纳米材料复合导电剂为导电填料，与树脂及溶剂复合后研磨加工制成。利用具有高度柔韧性和强度的二维纳米材料作为缓冲结构，可有效抑制弯折条件下金属银颗粒对树脂基体的切割作用，从而提高印刷电路的耐弯折性。
中国发明专利申请号201810384842.X公开了一种用于太阳能电池上的汇流线及电极，汇流线为金属线路，金属线路呈液态。本发明通过采用液相金属制作的薄膜太阳能电池汇流线，可使得薄膜太阳能电池更耐弯折。
根据上述，现有方案中的薄膜太阳能电池不耐反复弯折，在弯折多次后，太阳能电池上的汇流线或相邻结构容易破碎脱落，导致导电性下降，极大地影响了薄膜太阳能电池的使用性能，本发明提出了一种太阳能电池专用柔性导电浆料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
目前应用较广的薄膜太阳能电池等的导电薄膜存在电路不耐反复弯折的缺陷，导电薄膜在反复弯折后出现导电性下降的问题，影响了薄膜太阳能电池的使用性能。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，制备的具体过程为：
（1）将弹性微粒使用水玻璃浸润，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电微粒混合，然后置于研磨装置内，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒50~60%、导电微粒40~50%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒10-15%、导电银浆85-90%。
步骤（1）所述弹性微粒为聚酰胺弹性微粒、聚氨酯弹性微粒中的至少一种，颗粒粒径为20-25μm。
步骤（1）所述浸润处理的时间为10~20min。
步骤（2）所述导电微粒为金、银、铜、导电碳黑中的至少一种，颗粒粒径为1~100nm。
步骤（2）所述研磨的转速为200~400r/min，时间为30~60min。
通过将弹性微粒进行水玻璃处理并与导电微粒研磨，使得导电微粒粘附弹性微粒并包覆更加牢固。
将导电微粒与弹性微粒在研磨装置内混合研磨，将温度控制在弹性微粒的熔点以下，防止弹性微粒表面发生熔化。
导电银浆选择市售的聚合物基粘度为3-5Pa.S的银浆料。
进一步，本发明提供由上述方法制备得到的一种太阳能电池专用柔性导电浆料。通过在弹性微粒表面包覆水玻璃，并进一步与导电粉研磨，使导电微粒包覆弹性微粒并使包覆更牢固，以此制得具有有弹性的导电微粒，在弹性导电微粒和聚合物导电银浆组成的电子浆料刮涂于柔性基材后，进行固化，得到的导电涂层具有优异的柔韧性。
本发明提供了一种太阳能电池专用柔性导电浆料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了采用弹性微粒和导电微粒混合形成弹性导电微粒制备柔性导电浆料的方法。
2、通过制得具有弹性的导电微粒，然后加入到导电银浆中制得柔性导电浆料，能够保持薄膜在弯曲后的导电性。
3、本发明制备弹性导电微粒的工艺简单，操作容易，易于推广。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将颗粒粒径为20-25μm的聚氨酯弹性微粒使用水玻璃浸润10min，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电炭黑微粒混合，然后置于研磨装置内，研磨的转速为200r/min，时间为30min，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒50%、导电微粒50%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到市售TH-3005导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒10%、导电银浆90%。
实施例2
（1）将颗粒粒径为20-25μm的聚酰胺弹性微粒使用水玻璃浸润20min，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电炭黑微粒混合，然后置于研磨装置内，研磨的转速为200r/min，时间为60min，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒60%、导电微粒40%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到市售TH-3005导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒12%、导电银浆88%。
实施例3
（1）将颗粒粒径为20-25μm的聚氨酯弹性微粒使用水玻璃浸润20min，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电炭黑微粒混合，然后置于研磨装置内，研磨的转速为300r/min，时间为30min，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒60%、导电微粒40%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到市售TH-3005导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒15%、导电银浆85%。
实施例4
（1）将颗粒粒径为20-25μm的聚氨酯弹性微粒使用水玻璃浸润15min，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电炭黑微粒混合，然后置于研磨装置内，研磨的转速为200r/min，时间为30min，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒50%、导电微粒50%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到市售TH-3005导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒15%、导电银浆85%。
对比例1
对比例1为没有添加弹性导电微粒的市售TH-3005导电银浆。
对比例2
对比例2按照弹性导电微粒5%、导电银浆95%。其余工艺与原料与实施例1一致。
性能测试：
将实施例1-4、对比例1-2的导电浆料在PET膜上旋涂，旋涂厚度为80μm，干燥固化后测试方块电阻；然后进行45°弯折，弯折120次后再次测试方块电阻。如表1所示。
方块电阻：采用RST-8型四探针测试仪直接测试方块电阻。
表1：
通过测试，本发明导电浆料得到的导电涂层弯折后仍然保持良好的电导率，其柔韧性优异；对比例2减少了弹性微粒的用量，其导电浆料柔韧性下降，在多次弯折后涂层皲裂或破损，导电性降低。进一步说明本发明采用弹性微粒和导电微粒混合形成弹性导电微粒制备柔性导电浆料，由于弹性微粒的柔韧性使得导电涂层具备良好的柔韧性。
Claims (6)
1.一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
（1）将弹性微粒使用水玻璃浸润，然后用500目筛网过滤，制得表面粘附硅酸钠液的弹性微粒；
（2）先将步骤（1）制得的表面粘附硅酸钠液的弹性微粒与导电微粒混合，然后置于研磨装置内，进行研磨处理，结束后出料，制得弹性导电微粒；所述弹性导电微粒中，各原料配比为，按质量百分数计，表面粘附硅酸钠液的弹性微粒50~60%、导电微粒40~50%；
（3）先将步骤（2）制得的弹性导电微粒添加到导电银浆中，充分混合均匀，得到柔性导电浆料；所述柔性导电浆料中，各原料配比为，按质量百分数计，弹性导电微粒10-15%、导电银浆85-90%。
2.根据权利要求1所述一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述弹性微粒为聚酰胺弹性微粒、聚氨酯弹性微粒中的至少一种，颗粒粒径为20-25μm。
3.根据权利要求1所述一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述浸润处理的时间为10~20min。
4.根据权利要求1所述一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述导电微粒为金、银、铜、导电碳黑中的至少一种，颗粒粒径为1~100nm。
5.根据权利要求1所述一种太阳能电池专用柔性导电浆料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述研磨的转速为200~400r/min，时间为30~60min。
6.权利要求1~5任一项所述方法制备得到的一种太阳能电池专用柔性导电浆料。
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