CN110899691A - 一种可控烧结活性的银粉生产方法 - Google Patents

一种可控烧结活性的银粉生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可控烧结活性的银粉生产方法，具体来讲，本发明是在物理冷凝所得的银粉基础上，采用化学镀的方式，在其表面沉积一层晶粒尺寸可控的银晶粒。本发明方法可根据硝酸银的浓度和反应时间来控制表面生成银颗粒的晶粒尺寸，且通过此工艺处理后的银粉分散性好，颗粒均匀，烧结活性高，该方法可用于工业化生产，采用本发明制备的银粉，可以更好的应用于太阳能电池领域。

Description

一种可控烧结活性的银粉生产方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体讲是一种可控烧结活性的银粉生产方法。
背景技术
太阳能正银浆料是制作硅太阳电池正面栅线电极的关键材料，直接影响太阳电池的转化效率（η）、串联电阻（Rs）、开路电压（V∝）等性能。正银浆料主要由超细金属银粉、玻璃料、有机载体和无机添加剂等成分组成。正银浆料经丝网印刷、烧结工艺在电池片正面形成栅线电极，栅线电极Ag-Si欧姆接触的好坏直接影响电池的转换效率。正银电极的关键和难点主要有两方面，一是正银浆料需要有很高的固含量（通常要求质量分数大于90%）和良好的印刷性能，使印刷的栅线高-宽比较好，栅线均匀整齐，减小电极对光线的遮挡率和增加电极的导电性；二是浆料的烧结工艺必须和太阳电池的快速、高温烧结工艺相匹配，浆料正好烧穿电池片正面的SixN减反射膜，同时形成良好的Ag-Si欧姆接触。这对正银浆料的银粉性能提出了很高的要求，银粉的粒径大小、球形度、烧结活性等对栅线电极的Ag-Si欧姆接触有很大影响。
物理气相冷凝法的原理是在N2、He、Ar等惰性气体的保护下，通过等离子体、激光辐射、电子束照射等加热方式使作为前驱体的银原料蒸发或者成为等离子体，然后与蒸发室内的惰性气体发生对流，在原子间的激烈碰撞过程中银蒸汽银量急剧损失，从而骤冷凝结成超细银颗粒。该方法主要用于制备纳米级的银粉，制备的银粉纯度高、结晶性好以及粒度均匀，但所存在粉体的烧结温度高，不利于浆料的快速烧结工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在物理冷凝所得的银粉基础上，采用化学镀的方式，在其表面沉积一层晶粒尺寸可控的银晶粒。本发明方法可根据硝酸银的浓度和反应时间来控制表面生成银颗粒的晶粒尺寸，且通过此工艺处理后的银粉分散性好，颗粒均匀，烧结活性高，该方法可用于工业化生产的可控烧结活性的银粉生产方法。
本发明的技术方案是，提供具有以下步骤的一种可控烧结活性的银粉生产方法，包含以下具体步骤：
（1）粉体的活化；将采用物理气相冷凝法制备的银粉加入活化溶液中进行活化，经活化后，表面均布有易吸附银离子的活性官能团；
（2）粉体的包覆；将活化后的银粉加入混合有络合剂、分散剂、硝酸银的水溶液中，形成新的银粉混合溶液A，并进行超声分散处理；其次再将还原剂溶液加入混银粉混合溶液A中进行反应；还原剂将硝酸银中的银离子还原为银晶粒；
（3）粉体的后期处理，经过滤、洗涤，后处理后得到表面晶粒尺寸可控的活性银粉。
具体地，活化溶液是添加了表面活性剂的稀酸溶液，表面活性剂为月桂酰烷醇胺磷酸酯、OP-10、净洗剂-6503、十二烷基硫酸钠的任一种或任意两种的混合液；稀酸为稀硫酸、己二酸、稀醋酸中的一种或多种。
具体地，金属络合剂是酒石酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺、氨水、三乙烯四胺、四乙烯五胺、亚氨基二琥铂酸钠盐、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、包含3-8个碳原子的伯醇或仲醇、或者包含2-6个碳原子的二醇络合剂中的一种或其中任意的混合物。
具体地，分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠的任一种以上。
具体地，还原剂为葡萄糖、抗坏血酸、次亚磷酸钠、酒石酸钾钠、水合肼或甘油等的任一种以上。
具体地，所配置的硝酸银水溶液的浓度是0.1-2.0 mol/L, 物理冷凝法银粉混合溶液A的浓度是0.1-2.0 mol/L，稀酸的质量浓度是5%-8%，所添加表面活性剂的浓度是1%。
具体地，其中所述粉体包覆时的反应温度在10-70度之间。
具体地，其中活化和包覆时的银粉用量，按有机溶剂计，所述银粉颗粒的用量为5-50%重量。
具体地，其中粉体经过滤、洗涤后经球磨处理，球磨转速为100转-500转/分钟，无水乙醇为助磨剂，球料比为10:1-50:1；其用水洗涤的标准是电导率为3以下，PH值为中性，用乙醇和丙酮洗涤的标准是ph值显中性。
具体地，作为内核的银粉为物理气相冷凝法制备的银粉，其颗粒直径为0.1-5um。
采用以上结构后，本发明具有以下优点：
（1）银粉活化环节，采用复合活化工艺，通过表面活性剂的稀酸溶液来实现活化、敏化的效果，活化液为含有表面活性剂的稀酸溶液，经活化后，表面均布有易吸附银离子的活性官能团，省却了常规包覆粉体制备过程中的活化、敏化阶段，简化工艺，操作方便；
（2）镀银过程中，通过在物理冷凝法制备的银粉基础上，采用化学镀的工艺，通过还原剂将硝酸银溶液中的银离子还原出来，在物理气相法银粉的表面沉积了一层可控尺寸的银晶粒，既保证了粉体球形状，又通过表层的纳米银晶粒的尺寸大小来进一步控制银粉的烧结温度，使之复合银粉的烧结活性高；
（3）本发明提供的制备银粉的方法，工序简单、易操作，适合工业大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例一制备的银粉的SEM图5K倍率。
图2为本发明实施例一制备的银粉的SEM图10K倍率。
图3为本发明实施例二制备的银粉的SEM图5K倍率。
图4为本发明实施例一制备的银粉的SEM图10K倍率。
图5为本发明中物理气相冷凝法制备的银粉TMA图。
图6为采用本发明在物理气相冷凝法制备银粉的表面镀银层后的银粉TMA图。
具体实施方式
下面通过实施案例进一步详细描述本发明，本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例一：
1. 配置15%稀硫酸溶液。
2. 活化银粉：取60g 0.5μm银粉于500ml烧杯中，加入300ml的5%稀硫酸溶液，超声搅拌25分钟，静置，倾去上清液，再用300ml去离子水清洗1次，然后再用300ml稀硫酸溶液清洗1次，最后用去离子水清洗至中性。
3. 配制还原液：称取抗坏血酸0.57g，硼氢化钾2g于500ml烧杯中，加入300ml去离子水溶解，煮沸5-10min。
4. 配制银氨溶液：称取21g硝酸银与500ml烧杯中，加入400ml去离子水溶解，滴加氨水至溶液透明。称取8g氢氧化钠溶于200ml去离子水中，将氢氧化钠溶液缓慢加入到银氨溶液中，如出现沉淀，再加氨水溶解。
5. 包覆：将步骤二中活化后的银粉加入步骤三中的还原液中，再将步骤四中的银氨溶液加到还原液中，加完后再反应10分钟。将步骤五中包覆银粉用去离子水清洗3次，用酒精清洗2次，在鼓风干燥箱内75℃干燥。送样检测。
6. 将制备好的银粉，进行行星球磨，球料比10:1，酒精为溶剂，0.3mm的锆珠。
实施例二：
1.配置5%稀硫酸溶液。
2.活化银粉：取60g 5.0μm银粉于500ml烧杯中，加入300ml的5%稀硫酸和OP-10的混合溶液，超声搅拌25分钟，静置，倾去上清液，再用300ml去离子水清洗至中性。
3.配制还原液：称取硼氢化钾7g于500ml烧杯中，加入300ml去离子水溶解，煮沸5-10min。
4.配制银氨溶液：称取4.71g硝酸银与250ml烧杯中，加入90ml去离子水溶解，滴加氨水至溶液透明。称取2g氢氧化钠溶于70ml去离子水中，将氢氧化钠溶液缓慢加入到银氨溶液中，如出现沉淀，再加氨水溶解。
5.制备银包覆粉：将步骤二中活化后的银粉加入步骤三中的还原液中，再将步骤四中的银氨溶液以100ml每分钟的速度滴加到还原液中，滴加完后再反应10分钟。
6.将步骤五中银包覆粉用去离子水清洗3次，用酒精清洗2次，在鼓风干燥箱内75℃干燥后，将制备好的银粉，进行行星球磨，球料比10:1，酒精为溶剂，0.5mm的锆珠。球磨后进行送样检测。

Claims (10)

1.一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：包含以下具体步骤：
（1）粉体的活化；将采用物理气相冷凝法制备的银粉加入活化溶液中进行活化，经活化后，表面均布有易吸附银离子的活性官能团；
（2）粉体的包覆；将活化后的银粉加入混合有络合剂、分散剂、硝酸银的水溶液中，形成新的银粉混合溶液A，并进行超声分散处理；其次再将还原剂溶液加入混银粉混合溶液A中进行反应；还原剂将硝酸银中的银离子还原为银晶粒；
（3）粉体的后期处理，经过滤、洗涤，后处理后得到表面晶粒尺寸可控的活性银粉。
2.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：活化溶液是添加了表面活性剂的稀酸溶液，表面活性剂为月桂酰烷醇胺磷酸酯、OP-10、净洗剂-6503、十二烷基硫酸钠的任一种或任意两种的混合液；稀酸为稀硫酸、己二酸、稀醋酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：金属络合剂是酒石酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺、氨水、三乙烯四胺、四乙烯五胺、亚氨基二琥铂酸钠盐、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、包含3-8个碳原子的伯醇或仲醇、或者包含2-6个碳原子的二醇络合剂中的一种或其中任意的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠的任一种以上。
5.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：还原剂为葡萄糖、抗坏血酸、次亚磷酸钠、酒石酸钾钠、水合肼或甘油等的任一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：所配置的硝酸银水溶液的浓度是0.1-2.0 mol/L, 物理冷凝法银粉混合溶液A的浓度是0.1-2.0 mol/L，稀酸的质量浓度是5%-8%，所添加表面活性剂的浓度是1%。
7.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：其中所述粉体包覆时的反应温度在10-70度之间。
8.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：其中活化和包覆时的银粉用量，按有机溶剂计，所述银粉颗粒的用量为5-50%重量。
9.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：其中粉体经过滤、洗涤后经球磨处理，球磨转速为100转-500转/分钟，无水乙醇为助磨剂，球料比为10:1-50:1；其用水洗涤的标准是电导率为3以下，PH值为中性，用乙醇和丙酮洗涤的标准是ph值显中性。
10.根据权利要求1所述的一种可控烧结活性的银粉生产方法，其特征在于：作为内核的银粉为物理气相冷凝法制备的银粉，其颗粒直径为0.1-5um。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116618674A (zh) * 2023-05-11 2023-08-22 湖北银科新材料股份有限公司 一种表面高活性修饰银粉的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102407342A (zh) * 2011-10-31 2012-04-11 山东大学 粒径可精确控制的纳米银粉的制备方法
TW201422341A (zh) * 2012-12-06 2014-06-16 China Steel Corp 可調控粒徑之銀粉合成方法
CN104084598A (zh) * 2014-08-01 2014-10-08 天津市职业大学 一种太阳能电池高密度单分散银粉的生产方法
CN104646683A (zh) * 2015-02-28 2015-05-27 湖南汇通科技有限责任公司 一种粒度可控的球形银粉及其制备方法
JP2015110826A (ja) * 2013-10-28 2015-06-18 住友金属鉱山株式会社 銀粉の製造方法
CN110102777A (zh) * 2019-06-04 2019-08-09 刘焕明 一种诱导生长高结晶银粉的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102407342A (zh) * 2011-10-31 2012-04-11 山东大学 粒径可精确控制的纳米银粉的制备方法
TW201422341A (zh) * 2012-12-06 2014-06-16 China Steel Corp 可調控粒徑之銀粉合成方法
JP2015110826A (ja) * 2013-10-28 2015-06-18 住友金属鉱山株式会社 銀粉の製造方法
CN104084598A (zh) * 2014-08-01 2014-10-08 天津市职业大学 一种太阳能电池高密度单分散银粉的生产方法
CN104646683A (zh) * 2015-02-28 2015-05-27 湖南汇通科技有限责任公司 一种粒度可控的球形银粉及其制备方法
CN110102777A (zh) * 2019-06-04 2019-08-09 刘焕明 一种诱导生长高结晶银粉的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116618674A (zh) * 2023-05-11 2023-08-22 湖北银科新材料股份有限公司 一种表面高活性修饰银粉的制备方法
CN116618674B (zh) * 2023-05-11 2024-02-02 湖北银科新材料股份有限公司 一种表面高活性修饰银粉的制备方法

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