CN112420239A - 一种纳米低银高效晶硅太阳能用正银导体浆料的制备方法 - Google Patents
一种纳米低银高效晶硅太阳能用正银导体浆料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纳米低银高效晶硅太阳能用正银导体浆料的制备方法，包括以下步骤：S1)纳米银粉的制备，用饱和硝酸银和PVP混和溶液，滴加到硼氢化钠溶液中，然后在30‑55℃水浴搅拌，离心，醇洗，25‑30℃低温负压干燥，180±5℃下添加催化剂热分解得到就可得到粒径在5nm‑70nm银粉；S2)有机载体的制备；S3)纳米银导体浆料的制备，本发明用自制纳米银粉取代现有正银导体浆料中的微米级的银粉，银粒径的减小，改变了银导体浆料的微观结构，从而改变了浆料的导电性能、印刷性能和晶硅基片附着性能，印刷后的导体线条具有优良的高宽比，且线条趋于半透明有利于提高透光率，使光电转化效率得以提升，大大扩展了正银导体浆料在晶硅太阳能中的应用。
Description
技术领域：
本发明属于电子浆料领域，涉及一种纳米低银高效导体浆料及其制备方法，尤其是一种适用于晶硅太阳能光电制造领域的纳米低银高效导体浆料及其制备方法。
背景技术：
目前，随着世界能源消耗增速的加快，不可再生能源已经逐渐减少，人类已经在进行风能、水能、核能及太阳能的快速开发中，其中尤以太阳能开发利用最为环保、有效及资源丰厚，其中目前主要的晶硅太阳能光电项目进展最为迅速。其中，应用的正银浆料的主要成分包括有功能相银粉、无机粘结剂(如玻璃粉末、氧化物粉末等)、有机粘结剂、其它的溶剂和添加剂。目前该正银所采取的银粉存在两点缺点，一是多采用银微粉，即银粉多为微米级银粉末，制成的浆料细度较大粗糙，致使在印刷过程中膜层较厚，致密性不好产生孔洞，印刷性能不好，线条高宽比较小，进而影响光电转化性能，二是其银粉含量较高，对贵金属银的消耗较大，从而使晶硅太阳能光伏器件工业化生产成本加大，因此在此情形下，开发一种低银高效高性能的晶硅太阳能正银导体浆料就显得尤为重要。
发明内容：
本发明的目的之一是提供一种纳米低银高效晶硅太阳能正银导体浆料的制备方法，用该方法制备出来的浆料导电性能好、附着力强、印刷性能好，成本低、且该导体浆料具有与基板材料、介质浆料有优良的润湿性和相容性。
在制备的过程中所用的是现有的浆料的生产设备，不需要另外进行新的投资，同时有利于环境保护。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
一种纳米低银高效晶硅太阳能正银导体浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)纳米银粉的的制备，用饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙二醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，180±5℃下添加催化剂热分解得到就可得到粒径在5nm-70nm银粉
(S2)有机载体的制备
在80_97℃恒温加热，按质量百分比将20-60％的有机粘结剂溶入40-80％的 A溶剂，充分混合经过滤后得到有机载体；所述有机粘结剂和A溶剂的总量是 100％；
在80_97℃恒温加热，按质量百分比将15-55％的有机粘结剂溶入45-85％的B溶剂中，充分混合经过滤后得到有机载体；所述有机粘结剂和B溶剂的总量是100％；
(S3)纳米银导体浆料的制备
将质量百分比为85-90％的纳米银粉加入到质量百分比为4-9％的有机载体中，再向其中加入01-5％的消泡剂、0.1-5％分散剂、0.1-5％无机纳米添加剂、0.1-5％的增稠剂和0.1-6％的表面活性剂，0.1-7％无铅环保自制玻璃粉，在搅拌机里混合2.0-3.0h，然后经三棍轧机轧制到细度小于1μm，最后经过滤得到纳米银导体浆料；所述纳米银粉、有机载体、消泡剂、增稠剂和表面活性剂等的总量是100％。
(S1)中纳米银粉的平均粒径为5-20nm。
(S1)中A溶剂及其溶剂量分别为10-30％正丁醇、10-25％异戊二醇、15-40％特戊醇、15-45％正己醇中的一种或几种。
(S2)中有机粘结剂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂中的一种或几种。
(S2)中B溶剂为二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇单乙基醚醋酸酯的一种或几种。
(S3)中搅拌机为行星式或其它类型搅拌机，混合时间为2.0-3.0h。
本发明用自制纳米银粉取代现有背正银导体浆料中的微米级的银粉，银粒径的减小，改变了银导体浆料的微观结构，从而改变了浆料的导电性能、印刷性能和晶硅基片附着性能，印刷后的导体线条具有优良的高宽比，且线条趋于半透明有利于提高透光率，使光电转化效率得以提升，大大扩展了正银导体浆料在晶硅太阳能中的应用
从以上制备方法可以看出，上述的晶硅太阳能正银导体浆料及其制备过程的主要优点在于以下几个方面：
1、上述的导体浆料主要以纳米银粉作为功能相，首先，可以降低金属银在正银浆料中的添加含量，其次，能够极大提高该款浆料的应用性能及光电转换效率。
2、添加一定量纳米无机添加剂可以降低金属银的添加量，同时也能提高浆料的导电性、印刷性能，如纳米氧化锌、氧化锶和二氧化钛等，可以改善浆料的润湿性、表面平滑性、相溶性、增强与基板的附着力等。
3、本发明中的有机溶剂载体是将不同沸点及挥发速度的溶剂按照一定比例配置在一起，使银导体浆料在印刷、流平、烘干等过程中逐次挥发，不易形成气孔、裂缝等缺陷，使导体浆料与其它材料连接牢靠，提高连接强度。
总而言之，按照上述方法制备的纳米低银高效晶硅太阳能用正银导体浆料，导电性能、欧姆接触性能、基材粘结性能优良；具有良好的可焊性及耐焊性，且成本将得到极大的降低。
附图说明：
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明。在附图中：
图1是本发明一实施例中一种晶硅太阳能正银浆料的制备方法的示意图。
具体实施方式：
下面对本发明做进一步详细描述：
实施例1：
一种纳米低银含晶硅太阳能用正银导体浆料及其制备方法，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：
首先将500ml饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行50℃水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在5nm-10nm银粉，称取35g 该银粉，然后把45g的聚酯树脂加入55g的正丁醇中，在85℃的温度条件下恒温加热直至完全溶解，经过滤得到有机载体；最后将35g的纳米银粉加入到 55g的有机载体中，加入1g分散剂，加入2g纳米氧化锌，加入Ig的消泡剂、 2g的增稠剂和2g的表面活性剂，加入2g无铅环保自制玻璃粉，在行星式或其它搅拌机里混合120分钟，然后经三辊机轧制到细度小于1μm，经400目标准筛过滤得到这种纳米银粉导体浆料即为产品。
实施例2:
一种纳米低银含晶硅太阳能用正银导体浆料及其制备方法，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：
首先将500ml饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行55℃水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在12nm-15nm银粉，称取40g 该银粉，然后把50g的聚氨酯树脂加入50g的异戊二醇中，在88℃的温度条件下恒温加热直至完全溶解，经过滤得到有机载体；最后将40g的纳米银粉加入到47g的有机载体中，加入2g分散剂，加入3g纳米氧化锌，加入Ig的消泡剂和2g的增稠剂和2g的表面活性剂，加入3g无铅环保自制玻璃粉，在行星式或其它搅拌机里混合150分钟，然后经三辊机轧制到细度小于1μm，经400 目标准筛过滤得到这种纳米银粉导体浆料即为产品。
实施例3：
一种纳米低银含晶硅太阳能用背银导体浆料及其制备方法，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：
首先将500ml饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行60℃水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在10nm-15nm银粉，称取45g 该银粉，然后把60g的环氧树脂加入40g的二乙二醇丁醚醋酸酯中，在90℃的温度条件下恒温加热直至完全溶解，经过滤得到有机载体；最后将45g的纳米银粉加入到37g的有机载体中，加入2g分散剂，加入4g纳米二氧化钛，加入2g的消泡剂和3g的增稠剂和3g的表面活性剂，加入4g无铅环保自制玻璃粉，在行星式或其它搅拌机里混合150分钟，然后经三辊机轧制到细度小于1μ m，经400目标准筛过滤得到这种纳米银粉导体浆料即为产品。
实施例4：
一种纳米低银含晶硅太阳能用背银导体浆料及其制备方法，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：
首先将500ml饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行65℃水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在15nm-20nm银粉，称取48g 该银粉，然后把65g的丙烯酸树脂加入35g的丙二醇甲醚醋酸酯中，在95℃的温度条件下恒温加热直至完全溶解，经过滤得到有机载体；最后将48g的纳米银粉加入到43g的有机载体中，加入2g分散剂，加入2g纳米氧化锶，加入 2g的消泡剂和1g的增稠剂和1g的表面活性剂，加入1g无铅环保自制玻璃粉，在行星式或其它搅拌机里混合150分钟，然后经三辊机轧制到细度小于1μm，经400目标准筛过滤得到这种纳米银粉导体浆料即为产品。
实施例5：
一种纳米低银含晶硅太阳能用背银导体浆料及其制备方法，其具体的制备是按照如下的工艺步骤完成的：
首先将500ml饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行70℃水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在10nm-20nm银粉，称取50g 该银粉，然后把70g的有机硅树脂加入30g的二乙二醇单乙基醚醋酸酯，在97 ℃的温度条件下恒温加热直至完全溶解，经过滤得到有机载体；最后将50g的纳米银粉加入到38g的有机载体中，加入1g分散剂，加入2g纳米氧化锶，加入1g的消泡剂和1g的增稠剂和2g的表面活性剂，加入5g无铅环保自制玻璃粉，在行星式或其它搅拌机里混合180分钟，然后经三辊机轧制到细度小于1μ m，经400目标准筛过滤得到这种纳米银粉导体浆料即为产品。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (6)
1.一种纳米低银含晶硅太阳能用正银导体浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)纳米银粉的的制备，用饱和硝酸银溶液和PVP混和溶液，缓慢滴加到硼氢化钠溶液中，同时进行水浴搅拌，待到溶液浑浊，进行离心分离，进行乙醇清洗，并在25-30℃低温负压下进行干燥，就可得到粒径在5nm-70nm银粉；
S2)有机载体的制备，在80-97℃恒温加热，按质量百分比将20-60％的有机粘结剂溶入40-80％的A溶剂，充分混合经过滤后得到有机载体；所述有机粘结剂和A溶剂的总量是100％；在80-97℃恒温加热，按质量百分比将15-55％的有机粘结剂溶入45-85％的B溶剂中，充分混合经过滤后得到有机载体；所述有机粘结剂和B溶剂的总量是100％；
S3)将质量百分比为20-50％的纳米银粉加入到质量百分比为45-75％的有机载体中，再向其中加入1-5％的消泡剂、1-5％分散剂、1-5％无机纳米添加剂、1-5％的增稠剂和1-6％的表面活性剂，1-7％无铅环保自制玻璃粉，在搅拌机里混合1.0-2.0h，然后经三棍轧机轧制到细度小于1μm，最后经过滤得到纳米银导体浆料；所述纳米银粉、有机载体、消泡剂、增稠剂和表面活性剂等的总量是100％。
2.如权利要求1所述一种纳米低银含晶硅太阳能用正银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1)中纳米银粉的平均粒径为5-20nm。
3.如权利要求2所述一种纳米银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1)中A溶剂及其溶剂量分别为10-30％正丁醇、10-25％异戊二醇、15-40％特戊醇、15-45％正己醇中的一种或几种。
4.如权利要求2所述一种纳米银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述(S2)中有机粘结剂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂中的一种或几种。
5.如权利要求2所述一种纳米银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述(S2)中B溶剂为二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇单乙基醚醋酸酯的一种或几种。
6.如权利要求2所述一种纳米银导体浆料的制备方法，其特征在于：所述(S3)中搅拌机为行星式或其它类型搅拌机，混合时间为2.0-3.0h。
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