CN114023490A

CN114023490A - 低温导电银浆及异质结电池

Info

Publication number: CN114023490A
Application number: CN202111293181.8A
Authority: CN
Inventors: 洪玮; 汪山; 周欣山
Original assignee: Suzhou Jingyin New Material Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Jingyin New Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2041-11-03
Also published as: CN114023490B

Abstract

本发明提供了一种低温导电银浆及异质结电池。以重量份计，该低温导电银浆包括85‑95份导电银粉、2‑6份热固性树脂、1‑5份封端聚氨酯预聚体、0.5‑3份硅烷偶联剂、0.1‑1份固化剂、0.1‑2份扩链剂。本发明进一步提供了一种异质结电池，其包括TCO基材和上述低温导电银浆。本发明提供的低温导电银浆常温储存稳定性高、且可以适用于不同TCO基材，兼顾高导电性和高焊接拉力。

Description

低温导电银浆及异质结电池

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种低温导电银浆及异质结电池。

背景技术

硅异质结太阳电池是以晶体硅为基础，经过清洗制绒、在晶体硅正面第一受光面依次沉积本征非晶硅层和N型非晶硅层、在背面第二受光面依次沉积本征非晶硅层和P型非晶硅层、在第一受光面和第二受光面同时沉积透明导电氧化物(Transparent ConductiveOxide：TCO)，最后在第一受光面和第二受光面，利用丝网印刷技术，采用热固型低温树脂浆料制备金属电极，得到硅异质结太阳电池。

TCO膜在可见光范围内(波长380-760nm)具有80％以上的穿透率，且电阻很低，其成分主要有In，Sb，Zn，Sn，Cd及其氧化物的复合物。目前在HIT电池中使用的主要薄膜材料有ITO(97:3)，ITO(90:10)和SCOT，IWO，AZO，IOH，ICO，IMO等，在HIT电池制备过程中，需要将低温导电银浆通过丝网印刷在TCO膜上，浆料必须有较高的导电性以及和TCO基底形成良好的欧姆接触，低温烧结后的银栅线和TCO基材必须有着高的附着力以防止其脱落，银栅线还需要有良好的焊接性和高的焊接拉力以实现后续组件的安装和连接。目前市场上的银浆主要是适用于ITO(氧化铟锡)基材，随着HIT电池技术的快速发展，其他薄膜作为电子基材的电池会越来越普遍，本公司在该领域持续研发，先后开发出适用于不同TCO基材的浆料，虽然浆料有不错的焊接拉力，较低的接触电阻及较高的电转化效率，但是在实际生产中，由于浆料配方组分不同，需要经常更换浆料，降低了工作效率并增加了浆料的浪费。因此，亟待开发一款可以通用多种TCO薄膜的低温导电银浆。

现有技术中主要是针对银浆综合性能的提升，没有关于银浆对不同的TCO基材的接触方面的研究。浆料与TCO基材接触，不仅要考虑固化后与基材的焊接拉力，还要考虑固化后电极栅线的体电阻、接触电阻，良好的焊接拉力可以方便电池片的后续加工及能提高电池整体的使用寿命，较低的体电阻及接触电阻可以有效的提高光电转化效率，而电性能与焊接拉力往往不好平衡。

此外，现有的银浆一般是在零下温度的情况下运输，以避免银浆在常温发生固化、不稳定，但这种运输方式会直接导致运输成本升高、运输过程容易出现意外情况等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低温导电银浆及异质结电池，该低温导电银浆常温储存稳定性高、且可以适用于不同TCO基材，兼顾高导电性和高焊接拉力。

为了达到上述目的，本发明提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括85-95份导电银粉、2-6份热固性树脂、1-5份封端聚氨酯预聚体、0.5-3份硅烷偶联剂、0.1-1份固化剂、0.1-2份扩链剂。

在上述低温导电银浆中，添加封端聚氨酯预聚体能够提高低温导电银浆的常温储存性。具体地，在常温条件下，经过封端的聚氨酯预聚体能够在银浆体系中长期稳定贮存；当低温烧结至80℃以上时(例如进行丝网印刷、烘干)，封端聚氨酯预聚体发生去封端反应转化为聚氨酯预聚体，则所述聚氨酯预聚体与扩链剂、热固性树脂和硅烷偶联剂发生交联固化反应。低温导电银浆体系中的去封端的聚氨酯不仅对不同被粘基材的表面有着较好的适应性，而且自身内聚能较大、具有相当高的强度，有利于提高焊接拉力。

在本发明的具体实施方案中，所述封端聚氨酯预聚体可以是通过聚酯多元醇和异氰酸酯合成聚氨酯预聚体、再利用封端剂对聚氨酯预聚体封端得到的。利用聚酯多元醇和异氰酸酯合成聚氨酯预聚体的工艺可以采用常规的聚氨酯预聚体合成工艺。

在上述聚氨酯预聚体合成工艺中，采用聚酯多元醇可以向聚氨酯预聚体分子中引入内交联，使制得的聚氨酯预聚体具有一定的支化度和交联度。具体地，所述聚酯多元醇可以包括聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二乙醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇等中的一种或两种以上的组合。

在本发明的具体实施方案中，所述聚酯多元醇的数均分子量范围一般为400-1000。

在本发明的具体实施方案中，所述异氰酸酯可以包括2,4-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等中的一种或两种以上的组合。

在本发明的具体实施方案中，本发明采用的封端剂(又称封闭剂)易与聚氨酯预聚体进行封闭反应，解封温度适中，在满足快速解封的同时，也能保证固化产物的成膜性。例如，所述封端剂可以包括酰胺类化合物、酰亚胺类化合物、丙二酸酯类化合物、己内酰胺类化合物、环己酮胺类化合物和甲乙酮肟类化合物中的一种或两种以上的组合。

更具体地，所述封端剂可以选择丙酮肟、甲乙酮肟、丙二酸二乙酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二辛脂等小分子挥发性封端剂。

在本发明的具体实施方案中，所述封端聚氨酯预聚体中聚氨酯预聚体的异氰酸酯根含量一般为10-40wt％。

在本发明的具体实施方案中，所述封端聚氨酯预聚体的制备方法包括：将异氰酸酯与聚酯多元醇混合形成第一反应体系进行预聚合反应，当第一反应体系中的异氰酸基的含量达到10-40wt％，冷却，得到聚氨酯预聚体；然后向聚氨酯预聚体加入封端剂形成第二反应体系进行封端反应直至反应体系中不含有游离的异氰酸基，得到所述封端聚氨酯预聚体。

在上述封端聚氨酯预聚体的制备方法中，所述异氰酸酯与聚酯多元醇一般按照异氰酸基与羟基的摩尔比为1.2-2.0:1添加。

在上述封端聚氨酯预聚体的制备方法中，所述封端剂的摩尔量与第二反应体系中异氰酸基的初始摩尔量(即得到聚氨酯预聚体时第一反应体系中的异氰酸基的摩尔量)之比一般控制为0.5-1:1。

在上述封端聚氨酯预聚体的制备方法中，所述预聚合反应的温度一般为40-70℃。

在上述封端聚氨酯预聚体的制备方法中，所述封端反应的温度一般控制为50-80℃、例如50-70℃、60℃等。

在上述封端聚氨酯预聚体的制备方法中，所述第一反应体系和第二反应体系的溶剂包括甲苯等。

本发明采用的热固性树脂可以在200℃以下的温度进行固化反应。所述热固性树脂可以包括不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、聚丁二烯树脂、热固性丙烯酸树脂、脲醛树脂中的一种或两种以上的组合。其中，所述热固性树脂一般包括液态环氧树脂，例如包括4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、乙烯基环己烯双环氧、二-(2,3-环氧基环戊基)-醚等中的一种或两种以上的组合。环氧树脂作为多羟基化合物可以和聚氨酯预聚体的异氰酸酯基团反应后将支化点引入聚氨酯主链，随后交联形成网状结构。

在本发明的具体实施方案中，所述封端聚氨酯预聚体和所述热固性树脂可以共同看作有机树脂。本发明研究发现，当低温导电银浆中的有机树脂含量高于1％时，低温导电银浆与基材的粘结力会更好；但是高于15％时，低温导电银浆形成的导电膜的电阻率会大幅升高。在本发明的具体实施方案中，有机树脂的质量一般占低温导电银浆总质量的1-15％、优选为2-10％，即所述热固性树脂和封端聚氨酯预聚体的总质量一般占低温导电银浆总质量的1-15％、优选为2-10％，以兼具较好的粘结力和导电性能。

在本发明的具体实施方案中，通过加入扩链剂可以提升聚氨酯预聚体的力学性能和电学性能，从而整体优化浆料的性能，同时可以代替醇、酯等有机溶剂起到提高低温导电银浆树脂的分散性、保证低温导电银浆具有较低粘度的作用。具体来说，扩链剂能与聚氨酯预聚体链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大。所述扩链剂一般包括分子量为50-200的醇胺类扩链剂，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺等。

在本发明的具体实施方案中，所述导电银粉一般包括片状银粉和球状银粉。

在本发明的具体实施方案中，所述片状银粉的平均粒径一般为2μm-10μm、所述片状银粉的振实密度一般为4.5g/cc以上。

在本发明的具体实施方案中，所述球状银粉的平均粒径一般为0.1μm-3μm、所述球状银粉的振实密度一般为1.5g/cc以上。

在本发明的具体实施方案中，所述导电银粉可以是经过脂肪酸表面处理的导电银粉。脂肪酸表面处理能够防止导电银粉附聚。在具体实施方案中，所述经过脂肪酸表面处理的导电银粉可以通过商购获得。

本发明研究发现，如果导电银粉中片状银粉过多，会导致浆料成本的升高，并且对固化后产物的粘接性也会产生不利影响；如果导电银粉中球状银粉过多，会导致低温浆料的黏度增大、影响其印刷性和使用，限制低温导电银浆的应用。在本发明的实施方案中，所述片状银粉和球状银粉的质量比一般控制为25:75-80:20，例如为30:70-75:25。

本发明采用的硅烷偶联剂能够改善有机树脂对基材材料的润湿能力，进一步优化浆料对于TCO基材的接触性能。在本发明的具体实施方案中，所述硅烷偶联剂可以包括氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂。其中，所述氨基硅烷偶联剂可以改善聚合物的机械电气性能、提高浆料的导电率，所述环氧基硅烷偶联剂可以提高银粉与有机树脂的结合性。

在本发明的具体实施方案中，所述氨基硅烷偶联剂与环氧基硅烷偶联剂的重量比一般控制为1:1-1:3、例如1:1-1:2。

在本发明的具体实施方案中，所述固化剂一般包括酸酐固化剂。其中，所述酸酐固化剂可以包括聚壬二酸酐，桐油酸酐、偏苯三甲酸酐甘油酯等中的两种以上的组合。

在本发明的具体实施方案中，所述低温导电银浆一般在100-200℃(优选160℃)发生固化。

在本发明的具体实施方案中，所述低温导电银浆的粘度一般为250-350Pa.s。

在本发明的具体实施方案中，所述低温导电银浆的制备过程可以包括：将热固性树脂、封端聚氨酯预聚体、导电银粉、固化剂、硅烷偶联剂、扩链剂混合搅拌，采用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆料，利用三辊机进行研磨浆料、最后抽真空后除去气泡，得到分散均匀、粘度在250-350Pa.s的低温导电银浆。

在本发明的具体实施方案中，当导电银粉包括片状银粉和球状银粉时，上述低温导电银浆的制备过程可以包括：先将热固性树脂、封端聚氨酯预聚体、球状银粉、固化剂、硅烷偶联剂混合搅拌，再加入片状银粉混合，采用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆料，利用三辊机进行研磨浆料、最后抽真空后除去气泡，得到分散均匀、粘度在200-300Pa.s的低温导电银浆。

本发明进一步提供了一种异质结电池，其包括TCO基材和上述低温导电银浆。所述TCO基材具体可以包括97:3(摩尔比)ITO、90:10(摩尔比)ITO、IWO、ICO等，所述低温导电银浆与上述TCO基材形成的异质结电池具有较低电阻、较高焊接拉力和良好的电性能。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的低温导电银浆能够在低温环境(200℃以下)进行热固化反应，该低温浆料完全固化形成的导电膜或导电极具有足够低的电导率和良好的粘结性。

2、本发明提供的低温导电银浆适用多种TCO基材，解决导电银浆与不同TCO基材接触的问题，同时兼顾较好的导电能力、较高的焊接拉力和光转化效率，可有效提升异质结电池的电性能。

3、本发明提供的低温导电银浆中的封端聚氨酯预聚体可提高银浆的常温存储稳定性，保证低温导电银浆在常温存储过程中不会发生固化反应，通过合理的选择低温银浆的各个组分的配方，本发明提供的低温导电银浆不需要添加额外的稳定剂、消泡剂、触变剂、降粘分散剂、附着力促进剂、导电促进剂、低温活化剂等功能性助剂，也能获得具有良好粘结性、电性能和稳定性，同时还可以避免添加剂对电极在基材上的体电阻、接触电阻的影响，有利于提高产品最终的电转化效率。

4、本发明由于没有添加有机溶剂，解决溶剂挥发而引起的气泡问题，制得的低温导电银浆具有良好的流变印刷性，印刷制备图案致密饱满，气泡气孔较少。

附图说明

图1为实施例2制备的低温银浆固化后的电极的显微镜图。

图2为对比例1制备的低温银浆固化后的电极的显微镜图。

图3为添加封端聚氨酯预聚体的浆料、未添加封端聚氨酯预聚体的常规浆料的粘度随时间变化的结果图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

在以下实施例和对比例中，采用硅烷偶联剂、银粉均为市售获得，其中，KH972为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；KH-971为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；KH560为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

封端聚氨酯预聚体的合成方法包括：

1、聚酯多元醇与异氰酸酯发生加成反应，合成聚氨酯预聚体：将异氰酸酯溶于甲苯中，加入通入氮气的四口烧瓶中，取聚酯多元醇溶于甲苯中，并加入催化剂，通过恒压滴液漏斗滴加到四口烧瓶中形成第一反应体系，聚酯多元醇与异氰酸酯的用量按[NCO]/[OH](异氰酸基与羟基)的摩尔比为1.2-2.0:1，油浴温度40℃-70℃，搅拌，进行预聚合反应，测试反应体系中NCO的百分含量，当第一反应体系中NCO的含量达到10-40wt％时，冷却到室温出料，所得产品密封保存，得到聚氨酯预聚体；

2、取封端剂的甲苯溶液加入第一反应体系中形成第二反应体系，温度升高至50℃-80℃进行封端反应2-4个小时，直至反应体系内不含有游离的异氰酸基，70℃减压蒸馏，除掉溶剂，得到封端聚氨酯预聚体。其中封端剂与生成聚氨酯预聚体后的第一反应体系中的[NCO]的摩尔比为0.5-1:1。

实施例1

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉35份(D50＝2μm，振实密度＝4.5g/cc)，球状银粉55份(D50＝0.1μm，振实密度＝2g/cc)，5份4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、3份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚碳酸酯二醇，异氰酸酯选择2,4-甲苯二异氰酸酯，封端剂选择甲乙酮肟，聚氨酯预聚体的NCO含量为20％)、0.8份KH-971、1份KH560、0.1份聚壬二酸酐、0.1份乙醇胺。

该低温导电银浆的制备方法包括：按照重量比例，将热固性树脂、封端聚氨酯预聚体、球状银粉、固化剂混合搅拌，再加入片状银粉混合，采用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆料，利用三辊机进行研磨浆料、最后抽真空后除去气泡，得到分散均匀、粘度在250-350Pa.s的低温导电银浆。

实施例2

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉46份(D50＝2μm，振实密度＝4.5g/cc)、球状银粉43份(D50＝0.1μm，振实密度＝2g/cc)、6份4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、2份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚己二酸乙二醇酯二醇，异氰酸酯选择异佛尔酮二异氰酸酯，封端剂选择丙二酸二乙酯，聚氨酯预聚体的NCO含量为30％)、0.5份KH-971、1份KH560、0.5份聚壬二酸酐、1份二乙醇胺。

本实施例低温导电银浆的制备方法与实施例1的低温导电银浆的制备方法相同。

实施例3

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉30份(D50＝3μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉60份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、3份4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、2份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚己二酸己二醇酯二醇，异氰酸酯选择二环己基甲烷二异氰酸酯，封端剂选择甲乙酮肟，聚氨酯预聚体的NCO含量为10％)、1.5份KH-971、1.5份KH560、0.5份聚壬二酸酐、1.5份乙醇胺。

实施例4

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉32份(D50＝3μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉57份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、3.6份4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、5份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚碳酸酯二醇，异氰酸酯选择二环己基甲烷二异氰酸酯，封端剂选择丙二酸二乙酯，聚氨酯预聚体的NCO含量为30％)、1份KH-971、1份KH560、0.2份聚壬二酸酐、0.2份三乙醇胺。

实施例5

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉35份(D50＝5μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉55份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、3份4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、4份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚碳酸酯二醇，异氰酸酯选择二环己基甲烷二异氰酸酯，封端剂选择丙酮肟，聚氨酯预聚体的NCO含量为30％)、0.7份KH-971、0.8份KH560、0.5份聚壬二酸酐、1份乙醇胺。

实施例6

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉37份(D50＝5μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉54份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、5份4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、1份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚碳酸酯二醇，异氰酸酯选择六亚甲基二异氰酸酯，封端剂选择癸二酸二辛脂，聚氨酯预聚体的NCO含量为20％)、0.7份KH-971、0.8份KH560、0.5份聚壬二酸酐、1份乙醇胺。

实施例7

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉30份(D50＝5μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉60份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、3份4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、4份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚己内酯二元醇，异氰酸酯选择六亚甲基二异氰酸酯，封端剂选择丙酮肟，聚氨酯预聚体的NCO含量为30％)、0.5份KH-971、1.5份KH560、0.5份聚壬二酸酐、0.5份乙醇胺。

实施例8

本实施例提供了一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括：片状银粉30份(D50＝5μm，振实密度＝5g/cc)、球状银粉63份(D50＝0.2μm，振实密度＝1.5g/cc)、3份4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、2份封端聚氨酯预聚体(聚酯多元醇选择聚己内酯二元醇，异氰酸酯选择六亚甲基二异氰酸酯，封端剂选择丙酮肟，聚氨酯预聚体的NCO含量为40％)、0.5份KH-971、1.2份KH560、0.1份聚壬二酸酐、0.2份乙醇胺。

对比例1

本对比例提供了一种低温导电银浆，该低温导电银浆不添加封端聚氨酯预聚体和扩链剂，而是额外添加低温银浆中经常使用的溶剂丁基卡必醇作为溶剂用以调节银浆体系的粘度，其他组分种类、组分之间的配比、制备过程与实施例2完全相同。

对比例2

本对比例提供了一种低温导电银浆，该低温导电银浆用聚氨酯替代封端聚氨酯预聚体，其他组分、组分之间的配比、制备过程与实施例4完全相同。

对比例3

本对比例提供了一种低温导电银浆，该低温导电银浆用聚氨酯替代封端聚氨酯预聚体，其他组分种类、组分之间的配比、制备过程与实施例5完全相同。

对比例4

本对比例提供了一种低温导电银浆，该低温导电银浆不添加封端聚氨酯预聚体和扩链剂，而是额外添加低温银浆中经常使用的溶剂丁基卡必醇作为溶剂用以调节银浆体系的粘度，其他组分种类、组分之间的配比、制备过程与实施例7完全相同。

测试例1

以实施例1至实施例8、对比例1至对比例4的低温导电银浆为样品，将各样品印刷在不同TCO基材上进行相关性质测试，测试过程如下：

1、电阻率测试：采用四探针欧姆表测试电极两端的电阻。

2、焊接拉力测试：将印刷有低温导电银浆的异质结电池，低温导电银浆通过丝网印刷，固化等工艺形成导电银栅，使用铜基锡铋铅焊带焊接在导电银栅上把电流导出去，焊接温度为300℃，形成待测样品。用万能材料试验机180°匀速拉脱待测样品，测试平均拉力值。

3、电性能测试(转化效率)：在太阳能模拟器中进行，测试条件为25℃，M1.5光谱，1.000KW/m²。参考标准：《GB/T6495.1-1996光伏器件第一部分，光伏电流-电压特性的测量》。

4、粘度测试：粘度测试为用博勒飞粘度计，10转每分的转速，测试搅拌4min时的粘度值。

5、接触电阻：将低温银浆在异质结电池片上印刷特定的图形后烘干固化；使用激光切片机切割出印刷图形区域制定大小的电池片；使用接触电阻设备测量接触电阻。

电阻率测试、焊接拉力测试和电性能测试、粘度测试以及接触电阻测试的结果总结在表1中。

表1

从表1可以看出，相比于实施例2，对比例1不添加封端聚氨酯预聚体和扩链剂以及改用普通有机溶剂导致样品的电阻率和接触电阻升高，焊接拉力和光转化效率、粘度下降。

相比于实施例4，对比例2以聚氨酯代替封端聚氨酯预聚体的样品电阻率虽然略有降低，但是接触电阻升高，并导致接焊接拉力和光转换效率下降和粘度升高，不利于后期的印刷工艺。

相比于实施例5，对比例3以聚氨酯代替封端聚氨酯预聚体的样品电阻率和接触电阻升高，焊接拉力和电转化效率下降、且粘度升高，不利于后期的印刷工艺。

相比于实施例7，对比例4不添加封端聚氨酯预聚体和扩链剂以及改用普通有机溶剂导致样品的电阻率、接触电阻明显升高，粘度影响较小，焊接拉力性能和电性能明显下降。

对于低温浆料来说，其固化后的致密程度与银浆的导电性关系很大，银粉颗粒间距越近越有利于形成导电网络，电阻率也越低，气泡同样会影响浆料整体与TCO的接触电阻；同时，孔隙率大会影响浆料整体线型，导致高宽比差，影响电转换效率。通过实施例2和对比例1的银浆固化(固化温度170-200℃)后的电极的显微镜图(图1、图2)可以看出，添加封端聚氨酯预聚体和扩链剂体系的实施例1的银浆固化后致密性很好，气孔少，而对比例1的银浆固化后气孔数量明显增多，最终影响电转换效率。

以上结果说明，本发明通过加入封端聚氨酯预聚体，能够降低制备的低温导电银浆的电阻、有效提高低温导电银浆的焊接拉力和电性能。

实施例1至实施例8制备的低温导电银浆在常温不发生固化、具有良好的长期稳定性，在100℃以上的温度可以发生内部的固化反应，具有较高的焊接拉力。

图3为添加封端聚氨酯预聚体的低温导电浆料(实施例2)、未添加封端聚氨酯预聚体的常规浆料(对比例1)的粘度在常温20℃随时间变化的结果图。从图3可以看出，未添加封端预聚体的浆料(图3中的常规浆料)的粘度随时间延长而明显增加，而添加封端预聚体的浆料(图3中的添加预聚体浆料)在常温温度的粘度可以保持长时间稳定。通过以上测试可以看出，本发明通过添加封端聚氨酯预聚体能够明显提高导电浆料的常温稳定性，有利于提高导电浆料的储存稳定性、降低运输成本。

Claims

1.一种低温导电银浆，以重量份计，该低温导电银浆包括85-95份导电银粉、2-6份热固性树脂、1-5份封端聚氨酯预聚体、0.5-3份硅烷偶联剂、0.1-1份固化剂、0.1-2份扩链剂。

2.根据权利要求1所述的低温导电银浆，其中，所述封端聚氨酯预聚体是通过聚酯多元醇和异氰酸酯合成聚氨酯预聚体、再利用封端剂对所述聚氨酯预聚体封端得到的；

优选地，所述聚酯多元醇包括聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二乙醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述聚酯多元醇的数均分子量范围为400-1000；

优选地，所述异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述封端剂包括酰胺类化合物、酰亚胺类化合物、丙二酸酯类化合物、己内酰胺类化合物、环己酮胺类化合物和甲乙酮肟类化合物中的一种或两种以上的组合；

更优选地，所述封端剂包括小分子挥发性封端剂，所述小分子挥发性封端剂优选包括丙酮肟、甲乙酮肟、丙二酸二乙酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二辛脂中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述封端聚氨酯预聚体中聚氨酯预聚体的异氰酸酯根质量含量为10-40wt％。

3.根据权利要求1或2所述的低温导电银浆，其中，所述封端聚氨酯预聚体的制备方法包括：将异氰酸酯与聚酯多元醇混合形成第一反应体系进行预聚合反应，当第一反应体系中的异氰酸基的含量达到10-40wt％，冷却，得到聚氨酯预聚体；然后向聚氨酯预聚体加入封端剂形成第二反应体系进行封端反应直至反应体系中不含有游离的异氰酸基，得到所述封端聚氨酯预聚体；

优选地，异氰酸酯与聚酯多元醇按照异氰酸基与羟基的摩尔比为1.2-2.0:1添加，所述封端剂的摩尔量与第二反应体系中异氰酸基的初始摩尔量之比为0.5-1:1；

优选地，所述预聚合反应的温度为40-70℃，所述封端反应的温度为50-80℃、更优选为50-70℃、进一步优选为60℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低温导电银浆，其中，所述热固性树脂包括不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、聚丁二烯树脂、热固性丙烯酸树脂、脲醛树脂中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述热固性树脂包括液态环氧树脂；更优选地，所述液态环氧树脂包括4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、乙烯基环己烯双环氧、二-(2,3-环氧基环戊基)-醚中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述热固性树脂和封端聚氨酯预聚体的总质量占低温导电银浆总质量的1-15％、更优选为2-10％。

5.根据权利要求1或2所述的低温导电银浆，其中，所述扩链剂包括分子量为50-200的醇胺类扩链剂；

优选地，所述扩链剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的低温导电银浆，其中，所述导电银粉包括片状银粉和球状银粉；

优选地，所述片状银粉的平均粒径为2μm-10μm、振实密度为4.5g/cc以上；所述球状银粉的平均粒径为0.1μm-3μm、振实密度为1.5g/cc以上；

优选地，所述片状银粉和球状银粉的质量比为25:75-80:20，更优选为30:70-75:25；

优选地，所述导电银粉包括经过脂肪酸表面处理的导电银粉。

7.根据权利要求1或6所述的低温导电银浆，其中，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂；

优选地，所述氨基硅烷偶联剂与环氧基硅烷偶联剂重量比为1:1-1:3、优选为1:1-1:2。

8.根据权利要求1所述的低温导电银浆，其中，所述固化剂包括酸酐固化剂；所述酸酐固化剂优选包括聚壬二酸酐、桐油酸酐、偏苯三甲酸酐甘油酯中的两种以上的组合。

9.根据权利要求1所述的低温导电银浆，其中，所述低温导电银浆在100-200℃固化、优选为160℃固化；

所述低温导电银浆的粘度为250-350Pa.s。

10.一种异质结电池，其包括TCO基材和权利要求1-9任一项所述的低温导电银浆；

优选地，所述TCO基材包括97:3ITO、90:10ITO、IWO、ICO中的一种或两种以上的组合。