KR102061719B1 - Silver powder and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 은 분말 제조방법은, 은 이온, 암모니아 및 유기산 알칼리 금속염을 포함하는 제1 반응액, 그리고 환원제 및 소듐 설파이트를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21); 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함한다. Silver powder production method according to the present invention, the reaction solution manufacturing step (S21) for preparing a first reaction liquid containing silver ions, ammonia and organic acid alkali metal salt, and a second reaction liquid containing a reducing agent and sodium sulfite; And a silver salt reduction step (S2) including a precipitation step (S22) of reacting the first reaction solution and the second reaction solution to obtain silver powder.
Description
본 발명은 은 분말 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 태양전지용 전극이나 적층 콘덴서의 내부전극, 회로 기판의 도체 패턴 등 전자 부품에서 전극을 형성시키기 위한 도전성 페이스트용 은 분말 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
도전성 페이스트는 도막 형성이 가능한 도포 적성을 갖고 건조된 도막에 전기가 흐르는 페이스트로서, 수지의 경화에 의해 도전성 필러가 압착되어 도통(導通)을 확보하는 수지경화형과 고온소결에 의해 유기 성분이 휘발하고 도전성 필러가 소결하여 도통을 확보하는 소결형이 있다. 이 중 소결형 도전성 페이스트는 일반적으로 수지계 바인더와 용매로 이루어지는 비히클 중에 도전성 분말(금속 분말)을 분산시킨 유동성 조성물이며, 전기 회로의 형성이나 세라믹 콘덴서의 외부 전극의 형성 등에 널리 사용되고 있다. The conductive paste is a paste in which electricity flows in the dried coating film having a coating ability capable of forming a coating film. The organic component is volatilized by the resin curing type and high temperature sintering, whereby the conductive filler is compressed by the curing of the resin to secure conduction. There is a sintered type in which conductive fillers are sintered to secure conduction. Among these, the sintered conductive paste is generally a fluid composition in which conductive powder (metal powder) is dispersed in a vehicle composed of a resin binder and a solvent, and is widely used for forming an electric circuit or forming an external electrode of a ceramic capacitor.
일반적으로 금속 분말 중에서 균일한 크기의 잘 분산된 은(Silver) 분말은 전도성이 높고, 화학적으로 안정하며, 가격이 저렴하여 전도성 잉크나 페이스트, 그리고 접착제로서 여러 가지 전자 산업에 중요한 재료로서 활용될 수 있다. 은 분말은 형상에 따라 구형, 플레이크형, 응집형으로 나눠지며, 응용분야에 따라 적합한 형태의 은 분말을 적용하여 사용하고 있다.In general, well-dispersed silver powder of uniform size among metal powders is highly conductive, chemically stable, and inexpensive, and thus can be used as an important material for various electronic industries as conductive inks, pastes, and adhesives. have. Silver powder is divided into spherical, flake and agglomerated according to its shape, and silver powder of a suitable form is applied according to the application field.
종래에는 은 분말을 포함하는 도전성 페이스트를 소결하는 공정에서 빠른 소결 개시가 일어날 수 있도록 소결 개시 온도를 낮추고자 하였다. 이를 위하여 은 분말의 크기를 줄이거나, 선행 특허문헌(한국 공개특허 제10-2014-7025084호)과 같이 입자 내부에 일정 크기 이상의 폐쇄된 공극을 형성하였다. 한편, 태양 전지에서는 광 손실을 최소화하기 위하여 전극의 선폭을 미세화하고 있는바, 이에 적용되는 도전성 페이스트의 은 분말 또한 작은 크기를 가지는 것이 요구된다. Conventionally, the sintering start temperature has been lowered so that a rapid sintering start may occur in the process of sintering the conductive paste containing silver powder. To this end, the size of the silver powder is reduced or closed pores of a predetermined size or more are formed inside the particles as in the prior patent document (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-7025084). On the other hand, in the solar cell is miniaturized the line width of the electrode in order to minimize the light loss, the silver powder of the conductive paste applied to it is also required to have a small size.
그러나 입자 내부에 공극을 형성하는 경우에는 도전성 페이스트에 포함된 유기물이 공극에 많이 잔존할 수 있어 소결 후 전기 전도성이 저하될 수 있다. 그리고 은 분말 내부에 공극을 형성하기 위하여 별도로 초음파 장비를 도입해야 하기 때문에 제조 비용이 상승하고 공정이 복잡해질 수 있다. 또한, 은 분말의 크기가 작으면 소결이 빨라져서 일반적으로 도전성 페이스트에 사용되는 유리 프릿과의 상용성이 저하될 수 있다. However, when the pores are formed inside the particles, a large amount of organic matter contained in the conductive paste may remain in the pores, and thus electrical conductivity may decrease after sintering. And since the ultrasonic equipment must be introduced separately to form voids inside the silver powder, the manufacturing cost may increase and the process may be complicated. In addition, if the size of the silver powder is small, the sintering speeds up, and the compatibility with the glass frit generally used for the conductive paste may decrease.
이에 따라 작은 크기를 가지면서도 전기 전도성 및 유릿 프릿과의 상용성이 우수한 은 분말이 요구된다. Accordingly, there is a demand for silver powder having a small size and excellent electrical conductivity and compatibility with the frit.
본 발명은 600℃ 이상의 고온 소결형 도전성 페이스트에 사용되기 적합한 은 분말로써, 입자 크기가 작으면서도 상대적으로 높은 온도에서 소결이 시작되는 반면 소결 시에는 높은 수축 속도를 가질 수 있으며 전기 전도성 및 유리 프릿과의 상용성이 우수한 은 분말 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention is a silver powder suitable for use in a high temperature sintered conductive paste of 600 ° C. or more, and the sintering starts at a relatively high temperature while having a small particle size, and may have a high shrinkage rate during sintering, It is to provide a silver powder excellent in compatibility with and a method for producing the same.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 따른 은 분말 제조방법은, 은 이온, 암모니아 및 유기산 알칼리 금속염을 포함하는 제1 반응액, 그리고 환원제 및 소듐 설파이트를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21); 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함한다. Silver powder production method according to the present invention, the reaction solution manufacturing step (S21) for preparing a first reaction liquid containing silver ions, ammonia and organic acid alkali metal salt, and a second reaction liquid containing a reducing agent and sodium sulfite; And a silver salt reduction step (S2) including a precipitation step (S22) of reacting the first reaction solution and the second reaction solution to obtain silver powder.
상기 환원제는 하이드로퀴논을 포함할 수 있다. The reducing agent may comprise hydroquinone.
상기 환원제는 하이드라진을 더 포함할 수 있다. The reducing agent may further include hydrazine.
상기 환원제의 양이 상기 하이드라진의 양보다 많을 수 있다. The amount of reducing agent may be greater than the amount of hydrazine.
상기 은 이온은 질산은에 포함되고, 상기 소듐 설파이트는 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 18 내지 60g으로 포함될 수 있다. The silver ions may be included in silver nitrate, and the sodium sulfite may be included in an amount of 18 to 60 g based on 120 ml of 500 g / L of silver nitrate.
상기 하이드로퀴논 100 중량부에 대하여 상기 소듐 설파이트가 80 중량부 내지 120 중량부로 포함될 수 있다. The sodium sulfite may be included in an amount of 80 parts by weight to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydroquinone.
상기 은 이온은 질산은에 포함되고, 상기 하이드로퀴논은 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 18 내지 60g으로 포함될 수 있다. The silver ions may be included in silver nitrate, and the hydroquinone may be included in an amount of 18 to 60 g based on 120 ml of 500 g / L of silver nitrate.
상기 은 이온은 질산은에 포함되고, 상기 하이드라진은 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 0.03g 이하로 포함될 수 있다. The silver ions may be contained in silver nitrate, and the hydrazine may be included in an amount of 0.03 g or less with respect to 120 ml of 500 g / L of silver nitrate.
본 발명에 따른 은 분말은 평균 입자 크기가 0.5 내지 2.5μm이고, 50℃/min, 800℃ 승온 조건에서 소결개시온도가 400℃ 이상이고, 400℃ 내지 600℃ 구간에서의 수축 속도가 2.5 내지 5%/min이다. The silver powder according to the present invention has an average particle size of 0.5 to 2.5 μm, a sintering start temperature of 400 ° C. or higher at a temperature of 50 ° C./min, 800 ° C., and a shrinkage rate of 2.5 to 5 ° C. at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. % / min.
상기 은 분말은 50℃/min, 800℃ 승온 조건에서 소결개시온도가 400 내지 450℃일 수 있고, 상기 은 분말은 황(S)을 포함할 수 있다. The silver powder may have a sintering start temperature of 400 to 450 ° C. at a temperature of 50 ° C./min and 800 ° C., and the silver powder may include sulfur (S).
본 발명에 따른 은 분말의 제조방법에 의하면, 평균 입자 크기(D50)가 0.5 내지 2.5μm이고, 50℃/min, 도전성 페이스트에 포함되는 경우에 800℃ 승온 조건에서 소결개시온도가 400℃ 이상(예를 들어, 400 내지 450℃)이고, 400℃ 내지 600℃ 구간에서의 수축 속도가 2.5 내지 5%/min인 은 분말을 제조할 수 있다. 이와 같이 은 분말이 작은 입자 크기를 가지면서도 상대적으로 높은 온도에서 소결이 시작되는 반면 소결 시에는 큰 수축 속도를 가질 수 있어 유리 프릿과의 상용성이 우수하다. According to the production method of the silver powder according to the present invention, when the average particle size (D50) is 0.5 to 2.5μm, 50 ℃ / min, contained in the conductive paste, the sintering start temperature is 400 ℃ or more at 800 ℃ elevated conditions ( For example, 400 to 450 ℃), the shrinkage rate in the
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 은 분말의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 열기계학적 분석(TMA)에 의한, 실시예 1 내지 3, 그리고 비교예 1에서 온도에 따른 크기 변화(dimension change)를 도시한 그래프이다.
도 3은 열기계학적 분석(TMA)에 의한, 비교예 1 내지 3에서 온도에 따른 크기 변화를 도시한 그래프이다. Figure 1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the silver powder prepared according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing dimension changes with temperature in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 by thermomechanical analysis (TMA).
3 is a graph showing the size change with temperature in Comparative Examples 1 to 3 by thermomechanical analysis (TMA).
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Prior to describing the present invention in detail below, it is understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is limited only by the scope of the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise indicated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless otherwise indicated, the termcomprise, constitutes, and configure means to include the referenced article, step, or group of articles, and step, and any other article It is not intended to exclude a stage or group of things or groups of stages.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the other hand, various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiment unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention and the effects thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 은 분말의 제조방법은 은 염 제조단계(S1); 은 염 환원단계(S2); 여과 및 세척 등 정제단계(S3); 및 표면처리단계(S4);를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 은 분말의 제조방법은 은 염 환원단계(S2)를 반드시 포함하고, 이외의 단계는 생략 가능하다.Method for producing a silver powder according to an embodiment of the present invention is a silver salt manufacturing step (S1); Silver salt reduction step (S2); Purification step such as filtration and washing (S3); And a surface treatment step (S4). The production method of silver powder according to the present invention necessarily includes a silver salt reduction step (S2), other steps can be omitted.
1.One. 은 염 제조단계(S1)Silver salt manufacturing step (S1)
본 발명의 일실시예에 따른 은 염 제조단계(S1)는 잉곳, 립, 그래뉼 형태의 은(silver, Ag)을 산처리하여 은 이온(Ag+)을 포함하는 은 염(silver salt) 용액을 제조하는 단계로서, 본 단계를 거쳐 은 염 용액을 직접 제조하여 은 분말을 제조할 수 있으나, 시중에서 구입한 질산은, 은염착체 또는 은 중간체 용액을 이용하여 이 후 단계를 진행할 수 있다.Silver salt preparation step (S1) according to an embodiment of the present invention to prepare a silver salt solution containing silver ions (Ag +) by acid treatment of silver (Ag +) in the form of ingots, ribs, granules As a step, the silver salt solution may be prepared by directly preparing a silver salt solution through this step, but commercially available silver nitrate may proceed to a later step using a silver salt complex or a silver intermediate solution.
2.2. 은 염 환원단계(S2) Silver salt reduction step (S2)
본 발명의 일실시예에 따른 은 염 환원단계(S2)는 은 염 용액에 환원제 및 암모니아를 첨가하여 은 이온을 환원시켜 은 입자(silver particle) 또는 은 분말(silver powder)를 석출하는 단계로서, 은 이온, 암모니아 및 유기산 알칼리 금속염을 포함하는 제1 반응액 및 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21) 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함한다.The silver salt reduction step (S2) according to an embodiment of the present invention is a step of depositing silver particles or silver powder by reducing silver ions by adding a reducing agent and ammonia to the silver salt solution. The reaction solution preparation step (S21) of preparing a first reaction solution containing silver ions, ammonia and an alkali metal alkali metal salt and a second reaction solution containing a reducing agent, and reacting the first reaction solution and the second reaction solution with silver powder The precipitation step S22 is obtained.
본 발명의 일실시예에 따른 반응액제조단계(S21)는 은 이온을 포함하는 은 염 용액에 유기산 알칼리 금속염을 첨가하고 암모니아로 pH를 조절하여 교반 용해시켜 제1 반응액을 제조한다. In the reaction solution preparation step (S21) according to an embodiment of the present invention, an alkali metal salt of organic acid is added to the silver salt solution containing silver ions, and the pH is adjusted with ammonia to prepare a first reaction solution.
상기 은 이온은 은 양이온의 형태라면 제한되지 않는다. 일례로 질산은(AgNO3), 은 염 착체 또는 은 중간체일 수 있다. 바람직하게는 질산은(AgNO3)을 사용하는 것이 좋다. 이하 은 이온을 포함하는 질산은(AgNO3)을 사용하는 것을 일 예시로 서술한다. 이하 500g/L의 질산은(AgNO3) 120mL를 기준으로 기타 다른 성분의 함량 등을 설명한다.The silver ions are not limited as long as they are in the form of silver cations. For example, it may be silver nitrate (AgNO 3 ), a silver salt complex or a silver intermediate. Preferably, silver nitrate (AgNO 3 ) is used. Hereinafter, the use of silver nitrate (AgNO 3 ) containing silver ions will be described as an example. Hereinafter, the content of other components based on 120 mL of silver nitrate (AgNO 3 ) of 500 g / L will be described.
본 발명은 제1 반응액에 유기산 알칼리 금속염을 첨가하고 암모니아로 pH를 조절함으로써 특정 온도 구간에서의 수축 속도가 빠르며, 최종 수축률이 높은 은 분말을 제조할 수 있다. In the present invention, by adding the organic acid alkali metal salt to the first reaction solution and adjusting the pH with ammonia, the shrinkage rate at a specific temperature range is high and the final shrinkage rate may be high.
상기 유기산 알칼리 금속염은 초산(CH3COOH), 포름산(CH2O2), 옥살산(C2H2O4), 젖산(C3H6O3), 시트르산(C6H8O7), 푸마르산(C4H4O4), 구연산(C6H8O7), 뷰티르산(C4H8O2), 프로피온산(CH3CH2COOH) 및 요산(C5H4N4O3) 으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 유기산(단쇄지방산)과 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 금속이 염을 형성한 것을 들 수 있다. 바람직하게는 초산 칼륨(CH3COOK), 포름산 칼륨(HCOOK) 및 옥살산 칼륨(C2K2O4)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.The organic acid alkali metal salt may be acetic acid (CH 3 COOH), formic acid (CH 2 O 2 ), oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ), lactic acid (C 3 H 6 O 3 ), citric acid (C 6 H 8 O 7 ), Fumaric Acid (C 4 H 4 O 4 ), Citric Acid (C 6 H 8 O 7 ), Butyric Acid (C 4 H 8 O 2 ), Propionic Acid (CH 3 CH 2 COOH) and Uric Acid (C 5 H 4 N 4 O 3 Any one or more organic acids (short chain fatty acids) selected from the group consisting of) selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) One or more types of metal formed the salt. Preferably, at least one selected from the group consisting of potassium acetate (CH 3 COOK), potassium formate (HCOOK) and potassium oxalate (C 2 K 2 O 4 ) may be used.
상기 유기산 알칼리 금속염은 상기 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 7.5 내지 45g 첨가된다. 유기산 알칼리 금속염을 상기 범위로 첨가하여 수축 속도를 높이는 효과를 제공한다. 7.5g 미만 첨가시 효과가 미비하며 45g 초과 첨가 시에는 그 이하로 첨가되는 경우와 효과가 유사할 수 있다. The organic acid alkali metal salt is added in an amount of 7.5 to 45 g based on 120 ml of the 500 g / L silver nitrate (AgNO 3 ). An organic acid alkali metal salt is added in the above range to provide an effect of increasing the shrinkage rate. If the amount is less than 7.5g, the effect is insignificant, and if it is added more than 45g, the effect may be similar to that added below.
암모니아(NH3)는 수용액 형태로 사용될 수 있으며, 예를 들어 25% 암모니아 수용액을 사용하는 경우 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 대하여 105 내지 525ml 첨가될 수 있다. 암모니아가 105ml 미만으로 첨가되는 경우에 제조된 은 분말의 크기(size)가 지나치게 감소하고 형상이 각질 수 있고, 암모니아가 525ml를 초과하여 첨가되면 열수축율 감소 효과가 충분하지 않을 수 있다. 상기 암모니아는 그 유도체를 포함한다. 암모니아를 사용함으로써 후술할 석출단계(S22)에서 환원이 일어나는 pH 조건을 8 내지 11로 조절한다. Ammonia (NH 3 ) may be used in the form of an aqueous solution, for example, when using a 25% aqueous ammonia solution may be added 105 to 525ml with respect to 120ml of 500g / L silver nitrate (AgNO 3 ). When the ammonia is added in less than 105ml the size of the silver powder produced may be excessively reduced in size and angular, and when ammonia is added in excess of 525ml, the effect of reducing the heat shrinkage may not be sufficient. The ammonia includes its derivatives. By using ammonia, the pH condition at which reduction occurs in the precipitation step (S22) described later is adjusted to 8 to 11.
은 이온, 암모니아 및 유기산 알칼리 금속염을 포함하는 제1 반응액은 물 등의 용제에 은 이온, 암모니아, 유기산 알칼리 금속염을 첨가하고 교반하여 용해시켜 수용액 상태로 제조될 수 있으며, 또한 슬러리 형태로 제조될 수 있다. The first reaction solution containing silver ions, ammonia, and an organic acid alkali metal salt may be prepared in the form of a slurry by adding silver ions, ammonia, and an organic acid alkali metal salt to a solvent such as water, stirring, and dissolving the same. Can be.
본 발명의 일실시예에 따른 반응액제조단계(S21)는 또한 환원제 및 소듐 설파이트를 포함하는 제2 반응액을 제조한다. Reaction liquid preparation step (S21) according to an embodiment of the present invention also prepares a second reaction liquid containing a reducing agent and sodium sulfite.
상기 환원제는 하이드로퀴논을 포함하고, 하이드라진을 더 포함할 수 있다. 여기서, 하이드로퀴논은 하이드라진보다 많은 양으로 포함되는 메인 환원제로서, 은 염 용액에 포함된 은 이온을 효과적으로 환원시킬 수 있는 물질일 수 있다. 특히, 하이드로퀴논은 우수한 환원 효과를 가지며, 소듐설파이트와 함께 사용하는 것에 의하여 후술할 효과를 구현하기에 적합한 물질이다. 하이드라진은 은 분말의 크기를 조절하기 위하여 첨가된 것으로, 예를 들어, 은 분말이 원하는 크기(일 예로, 0.5 내지 2.5μm)를 가지도록 도울 수 있다. 하이드라진이 많은 양으로 포함되면 은 분말의 크기가 줄어들어 빠른 소결을 일으킬 수 있으므로 소결 개시 온도를 낮출 수 있으므로, 하이드라진을 하이드로퀴논보다 적은 양으로 포함하는 것이다. The reducing agent may include hydroquinone and may further include hydrazine. Here, the hydroquinone is a main reducing agent contained in an amount greater than hydrazine, and may be a material capable of effectively reducing silver ions contained in the silver salt solution. In particular, hydroquinone has an excellent reducing effect, and is suitable for realizing the effect described later by using with sodium sulfite. Hydrazine is added to control the size of the silver powder, for example, may help the silver powder to have a desired size (eg, 0.5 to 2.5 μm). If the hydrazine is contained in a large amount, the size of the silver powder may be reduced, which may lead to rapid sintering, thereby lowering the sintering initiation temperature. Therefore, the hydrazine is included in a smaller amount than the hydroquinone.
소듐 설파이트를 포함하는 첨가제는 소결 개시 온도를 높여 기존보다 높은 소결 개시 온도(예를 들어, 400℃ 이상, 일 예로, 400℃ 내지 450℃)를 가지도록 하기 위한 것이다. 소듐 설파이트는 은 분말 또는 다른 특성에 큰 영향을 주지 않으면서 소결 개시 온도를 효과적으로 향상할 수 있는 물질이다. 특히, 소듐 설파이트는 하이드로퀴논과 결합하여 설파이트 형태의 환원제로 치환되는 것에 의하여 소결 개시 온도를 높이는 역할을 한다. 이에 대한 명확한 원리는 밝혀지지 않았지만 첨가된 설파이트가 은 분말 내에 잔존하며 소결을 늦추는 것으로 예측된다. 즉, 본 발명에서는 소결 개시 온도를 높이는 첨가제를 첨가하여 종래와 반대로 소결 개시 온도를 높인다. 이에 의하여 상대적으로 높은 소결 개시 온도를 가져 도전성 페이스트 내에 포함되는 유리 프릿과의 상용성을 향상할 수 있다. The additive including sodium sulfite is to increase the sintering start temperature to have a higher sintering start temperature (eg, 400 ° C. or higher, for example, 400 ° C. to 450 ° C.). Sodium sulfite is a material that can effectively improve the sintering onset temperature without significantly affecting silver powder or other properties. In particular, sodium sulfite serves to increase the sintering start temperature by binding to hydroquinone and being substituted with a sulfite-type reducing agent. The clear principle for this is not known, but it is expected that the added sulfite remains in the silver powder and slows the sintering. That is, in this invention, the additive which raises a sintering start temperature is added, and a sintering start temperature is raised contrary to the conventional. Thereby, it has a relatively high sintering start temperature and can improve compatibility with the glass frit contained in an electrically conductive paste.
이때, 하이드로퀴논은 제1 반응액에 포함되는 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 18 내지 60g로 포함될 수 있고, 하이드라진은 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 0.03g 이하(일 예로, 0.000012g 내지 0.03g)로 포함될 수 있다. 그리고 소듐 설파이트는 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 18 내지 60g으로 포함될 수 있다. 또는, 하이드로퀴논 100 중량부에 대하여 소듐 설파이트가 80 내지 120 중량부(예를 들어, 95 내지 105 중량부, 일 예로, 100 중량부)로 포함될 수 있다. At this time, the hydroquinone may be included as 18 to 60g with respect to 120ml of 500g / L silver nitrate (AgNO 3 ) contained in the first reaction solution, hydrazine is 0.03g or less with respect to 120ml of 500g / L silver nitrate (AgNO 3 ) ( For example, it may be included as 0.000012g to 0.03g). And sodium sulfite may be included in 18 to 60g with respect to 120ml of 500g / L silver nitrate (AgNO 3 ). Alternatively, sodium sulfite may be included in an amount of 80 to 120 parts by weight (eg, 95 to 105 parts by weight, for example, 100 parts by weight) based on 100 parts by weight of hydroquinone.
하이드로퀴논의 함량이 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 18g 미만이면 은 이온이 모두 환원되지 않을 수 있고, 질산은 120ml에 대하여 60g을 초과하면 유기물 함량이 원하는 기준보다 높을 수 있다. If the content of hydroquinone is less than 18 g for 120 ml of 500 g / L silver nitrate (AgNO 3 ), all silver ions may not be reduced, and if the nitric acid exceeds 60 g for 120 ml, the organic content may be higher than a desired standard.
하이드라진의 함량이 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 0.03g을 초과하면, 입자가 너무 작아져 미세 입자가 응집된 형태의 분말이 생성될 우려가 있다. 그리고 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 0.000012g 미만이면 은 분말의 크기를 조절하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. When the content of hydrazine exceeds 0.03 g with respect to 120 ml of 500 g / L silver nitrate (AgNO 3 ), there is a fear that the particles are too small to produce a powder in which fine particles are aggregated. And 500g / L of less than 0.000012g of silver nitrate (AgNO 3 ) 120ml may not be sufficient to control the size of the silver powder.
소듐 설파이트의 함량이 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 18g 미만이면 소결 개시 온도를 높이는 효과가 충분하지 않을 수 있고, 함량이 500g/L의 질산은(AgNO3) 120ml에 대하여 60g을 초과하면, 소결 개시 온도의 상승 효과가 미미하고 황(S)의 함량이 증가하여 태양전지 효율에 악영향을 줄 수도 있다. If the content of sodium sulfite is less than 18 g for 120 ml of 500 g / L silver nitrate (AgNO 3 ), the effect of increasing the sintering initiation temperature may not be sufficient, and 60 g for 120 ml of 500 g / L silver nitrate (AgNO 3 ) If exceeded, the synergistic effect of the sintering start temperature is insignificant and the content of sulfur (S) is increased, which may adversely affect solar cell efficiency.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하이드로퀴논, 하이드라진, 소듐 설파이트 등의 함량은 다소 변경될 수도 있고, 환원제의 종류도 달라질 수 있다. However, the present invention is not limited thereto, and the content of hydroquinone, hydrazine, sodium sulfite, and the like may be somewhat changed, and the type of reducing agent may also vary.
환원제를 포함하는 제2 반응액은 물 등의 용매에 환원제 및 첨가제를 첨가하고 교반하여 용해시켜 수용액 상태로 제조될 수 있다. The second reaction solution containing a reducing agent may be prepared in an aqueous solution state by adding a reducing agent and an additive to a solvent such as water, stirring and dissolving it.
본 발명의 일실시예에 따른 석출단계(S22)는 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 단계로서, 반응액제조단계(S21)에 의해 제조된 제1 반응액을 교반하는 상태에서 제2 반응액을 천천히 첨가하거나, 일괄 첨가하여 반응시킬 수 있다. 바람직하기로는 일괄 첨가하는 것이 빠른 시간 내에 환원 반응이 일괄 종료되어 입자끼리의 응집을 방지하고 분산성을 높일 수 있어 좋다. 이때, 표면처리제를 함께 첨가하여 환원 반응과 동시에 표면 처리를 수행할 수 있다. 일 예로, 표면처리제로는 스테아르산(일 예로, 스테아르산 에멀젼) 등을 사용할 수 있다. Precipitation step (S22) according to an embodiment of the present invention is a step of obtaining a silver powder by reacting the first reaction solution and the second reaction solution, stirring the first reaction solution prepared by the reaction solution preparation step (S21) The second reaction liquid can be added slowly or collectively and reacted in the state where it is. Preferably, the batch reaction may be completed in a short time to collectively add the bulk to prevent aggregation of the particles and to improve dispersibility. At this time, the surface treatment agent may be added together to perform the surface treatment simultaneously with the reduction reaction. For example, stearic acid (eg, stearic acid emulsion) may be used as the surface treating agent.
한편, 본 발명의 실시예에서는 은 입자의 분산성 향상 및 응집 방지를 위해 상기 분산제가 더 첨가되어 반응시키는 것을 권리범위에서 제외하지 않는다. 분산제의 예로는 지방산, 지방산염, 계면활성제, 유기 금속, 킬레이트 형성제 및 보호 콜로이드 등을 들 수 있다. On the other hand, in the embodiment of the present invention does not exclude the addition of the dispersant to react in order to improve the dispersibility of the silver particles and prevent aggregation. Examples of dispersants include fatty acids, fatty acid salts, surfactants, organometallics, chelate formers and protective colloids.
그러나, 상기 분산제가 첨가되는 경우, 잔존 유기물 함량이 증가하여 문제될 수 있으므로, 분산제의 첨가 없이 은 분말의 입경, 잔존 유기물 함량 및 결정자 지름을 제어하는 것이 바람직하다.However, when the dispersant is added, the remaining organic matter content may be increased, so it is desirable to control the particle size, the remaining organic matter content, and the crystallite diameter of the silver powder without adding the dispersant.
3.3. 정제단계(S3)Purification step (S3)
본 발명의 일실시예에 따른 정제단계(S3)는 은 염 환원단계(S2)를 통해 은 입자 석출 반응을 완료한 후 수용액 또는 슬러리 내에 분산되어 있는 은 분말을 여과 등을 이용하여 분리하고 세척하는 단계(S31)를 포함한다. 더욱 구체적으로는 은 분말 분산액 중의 은 입자를 침강시킨 후, 분산액의 상등액을 버리고 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정한다. 세척을 하는 과정은 분말을 세척한 세척수를 완전히 제거를 해야 이루어 진다. 따라서 함수율 10% 미만으로 감소시킨다. 선택적으로 여과 전에 반응 완료 용액에 상기 언급된 분산제를 첨가하여 은 분말의 응집을 방지하는 것도 가능하다. Purification step (S3) according to an embodiment of the present invention is a silver salt reduction step (S2) after completing the silver particle precipitation reaction to remove and wash the silver powder dispersed in an aqueous solution or slurry using filtration and the like Step S31 is included. More specifically, after the silver particles in the silver powder dispersion are precipitated, the supernatant of the dispersion is discarded and filtered using a centrifuge, and the filter medium is washed with pure water. The washing process must be done by completely removing the wash water from which the powder has been washed. Therefore, the water content is reduced to less than 10%. It is also possible to optionally add the aforementioned dispersants to the reaction complete solution prior to filtration to prevent aggregation of the silver powder.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 정제단계(S3)는 세척 후 건조 및 해쇄단계(S34)를 더 포함할 수 있다.In addition, the purification step (S3) according to an embodiment of the present invention may further comprise a drying and disintegration step (S34) after washing.
4.4. 표면처리단계(S4) Surface treatment step (S4)
본 발명의 일실시예에 따른 표면처리단계(S4)는 은 분말의 친수 표면을 소수화하는 단계로서, 선택적으로 이루어질 수 있다. 더욱 구체적으로는 여과 후 얻어지는 습윤 케이크(wet cake)의 함수율을 10% 미만으로 조절한 후 은 분말의 표면처리를 위해 표면처리제를 첨가하고 함수율을 70% ~ 85%로 조절할 수 있다. 이 후 건조, 해쇄 과정을 거쳐 은 분말을 얻을 수 있다. 은 분말을 표면처리할 때 분말의 분산이 잘 되어야 표면처리가 충분히 이루어지고, 함수율이 낮으면 분산 효율이 떨어지기 때문에 일정량을 함수율을 가지고 표면처리를 하는 것이 좋다.Surface treatment step (S4) according to an embodiment of the present invention is a step of hydrophobizing the hydrophilic surface of the silver powder, it may be made selectively. More specifically, after controlling the moisture content of the wet cake (wet cake) obtained after filtration to less than 10% can be added to the surface treatment agent for the surface treatment of the silver powder and the moisture content can be adjusted to 70% to 85%. Thereafter, silver powder can be obtained through drying and pulverization. When surface treatment of silver powder, the powder should be well dispersed, and the surface treatment is sufficient. If the water content is low, the dispersion efficiency is poor, so it is better to surface-treat a certain amount with water content.
본 발명에 따른 은 분말의 제조방법에 의하면, 유기산 알칼리 금속염을 첨가하면서 환원제로 하이드로퀴논 및 하이드라진을 사용하면서 첨가제로 소듐 설파이트를 사용하여, 평균 입자 크기(D50)가 0.5 내지 2.5μm이고, 도전성 페이스트에 포함될 경우에 50℃/min, 800℃ 승온 조건에서 소결개시온도가 400℃ 이상(예를 들어, 400 내지 450℃)이고, 400℃ 내지 600℃ 구간에서의 수축 속도가 2.5 내지 5%/min(일 예로, 3 내지 5%/min)인 은 분말을 제조할 수 있다. 이와 같이 은 분말이 작은 입자 크기를 가지면서도 상대적으로 높은 온도에서 소결이 시작되는 반면 소결 시에는 큰 수축 속도를 가질 수 있어 유리 프릿과의 상용성이 우수하다. 은 분말이 첨가제로 소듐 설파이트를 사용하여 형성된 것 또는 은 분말이 황(S)을 포함한 것은 탄소/유황 분석기(CS 분석기)에 의하여 검출할 수 있다. According to the production method of the silver powder according to the present invention, the average particle size (D50) is 0.5 to 2.5 μm, using sodium sulfite as an additive while using hydroquinone and hydrazine as a reducing agent while adding an alkali metal salt of an organic acid. When included in the paste, the sintering start temperature is 400 ° C. or higher (for example, 400 to 450 ° C.) at 50 ° C./min and 800 ° C., and the shrinkage rate at 400 ° C. to 600 ° C. is 2.5 to 5% /. A silver powder of min (eg, 3 to 5% / min) can be prepared. As described above, the silver powder has a small particle size and sintering starts at a relatively high temperature, whereas the sintering powder can have a large shrinkage rate during sintering so that the silver powder has excellent compatibility with the glass frit. Silver powder formed using sodium sulfite as an additive or silver powder containing sulfur (S) can be detected by a carbon / sulfur analyzer (CS analyzer).
이때, 은 분말은 내부에 공극을 가지지 않을 수 있다. 이에 의하여 공극을 형성하기 위한 별도의 장비 및 공정이 필요하지 않으며, 공극이 형성되지 않아 이에 잔존하는 유기물 함량을 효과적으로 저감시킬 수 있으며 높은 수축률을 가질 수 있다. 일 예로, 수축률이 20 내지 30%일 수 있다. In this case, the silver powder may not have voids therein. This eliminates the need for a separate equipment and process for forming the pores, and does not form the pores, thereby effectively reducing the organic content remaining therein and having a high shrinkage rate. For example, the shrinkage rate may be 20 to 30%.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
(1) 실시예 1(1) Example 1
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.008g 및 소듐설파이트 18g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 120 g of pure water at room temperature was charged with 120 g of 500 g / L silver nitrate, 22 g of oxalic acid, and 190 ml of ammonia (
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treating agent, and surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(2) 실시예 2 (2) Example 2
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.010g 및 소듐설파이트 18g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 120 g of pure water at room temperature was charged with 120 g of 500 g / L silver nitrate, 22 g of oxalic acid, and 190 ml of ammonia (
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treating agent, and surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(3) 실시예 3(3) Example 3
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.012g 및 소듐설파이트 18g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). In a pure water 720g at room temperature, 120g of 500g / L silver nitrate, 22g of oxalic acid, 190ml of ammonia (concentration of 25%) was added, stirred, and dissolved to prepare a first reaction solution. Meanwhile, 18 g of hydroquinone, 0.012 g of hydrazine, and 18 g of sodium sulfite were added to 1000 g of pure water at room temperature, followed by stirring to prepare a second reaction solution (see Table 1).
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treating agent, and surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(1) 비교예 1(1) Comparative Example 1
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.008g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 실시예 1 내지 3과 달리 소듐설파이트를 첨가하지 않았다. 120 g of pure water at room temperature was charged with 120 g of 500 g / L silver nitrate, 22 g of oxalic acid, and 190 ml of ammonia (
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treating agent, and surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(2) 비교예 2(2) Comparative Example 2
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.008g 및 소듐설파이트 5g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 120 g of pure water at room temperature was charged with 120 g of 500 g / L silver nitrate, 22 g of oxalic acid, and 190 ml of ammonia (
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treating agent, and surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(3) 비교예 3(3) Comparative Example 3
상온의 순수 720g에 500g/L의 질산은 120ml, 옥살산 22g, 암모니아(농도 25%) 190ml을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 18g, 하이드라진 0.008g 및 소듐설파이트 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다(표 1 참고). 120 g of pure water at room temperature was charged with 120 g of 500 g / L silver nitrate, 22 g of oxalic acid, and 190 ml of ammonia (
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 10분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 제2 반응액 투입 10초 후 표면처리제로 스테아르산(stearic acid) 에멀전을 첨가하여 합성과 동시에 표면처리를 진행하였다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은 분말을 얻었다.Subsequently, the 1st reaction liquid was made to stir, the 2nd reaction liquid was added to this 1st reaction liquid collectively, and it stirred for 10 more minutes after completion | finish of addition, and the particle | grains were grown in the mixed liquid. 10 seconds after the second reaction solution was added, stearic acid emulsion was added as a surface treatment agent, and the surface treatment was performed simultaneously with the synthesis. Then, stirring was stopped, the particles in the mixed solution were allowed to settle, the supernatant of the mixed solution was discarded, the mixed solution was filtered using a centrifugal separator, the media was washed with pure water, dried, and silver powder was obtained.
(g)pure
(g)
질산은
(ml)500 g / L
lunar caustic
(ml)
(ml)ammonia
(ml)
(g)Oxalic acid
(g)
(g)pure
(g)
(g)Hydrazine
(g)
실험예Experimental Example
(1) 주사전자현미경(SEM) 크기(size) 측정(1) Scanning electron microscope (SEM) size measurement
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 은 분말에 대하여 지올(JEOL) 회사제 주사전자현미경을 이용하여, 파우더 100개 각각의 지름 크기를 측정한 후 평균을 내어 SEM size(μm)를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 실시예 1에 따라 제조된 은 분말을 촬영한 SEM 이미지를 도 1에 나타내었다. The silver powders prepared according to the above Examples and Comparative Examples were measured using a scanning electron microscope manufactured by JEOL, and then averaged by measuring diameter sizes of 100 powders, and then measuring the SEM size (μm). Table 2 shows. An SEM image of the silver powder prepared according to Example 1 is shown in FIG. 1.
(2) TMA(Thermogravimetric analyzer)(2) TMA (Thermogravimetric analyzer)
실시예 및 비교예에 따라 제조된 은 분말 87g, 에틸 셀룰로즈 수지(STD200) 10% 1g, 유기 용매(디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트) 12g를 혼합하고 3-롤 밀로 혼련하여 페이스트를 제조하였다. 87 g of silver powder prepared according to Examples and Comparative Examples, 1 g of 10% ethyl cellulose resin (STD200), 12 g of an organic solvent (diethylene glycol monoethyl ether acetate) were mixed and kneaded with a 3-roll mill to prepare a paste.
상기 제조된 페이스트를 200μm2 면적으로 알루미나 기판 상에 도포하고 TMA(Thermomechanical Analysis)를 통하여 50℃/min의 승온 속도로, 800℃까지 승온한 경우 소결개시온도(℃), 400℃ 내지 600℃ 구간에서의 수축 속도(%/min)를 측정하여 도 2 및 도 3, 그리고 하기 표 2에 나타내었다. 명확한 구별을 위하여 도 2에서는 실시예 1 내지 3, 그리고 비교예 1에서 온도에 따른 크기 변화(dimension change)를 도시하였고, 도 3에서는 비교예 1 내지 3에서 온도에 따른 크기 변화를 도시하였다. Sintering start temperature (℃), 400 ℃ to 600 ℃ when the paste is prepared on an alumina substrate with a 200 μm 2 area and heated up to 800 ° C. at a temperature rising rate of 50 ° C./min through TMA (Thermomechanical Analysis) The shrinkage rate (% / min) at and measured in Figures 2 and 3, and Table 2 below. For the sake of clarity, FIGS. 2 and 3 show Comparative Examples 1 and 3, and FIG. 3 shows Comparative Examples 1 to 3, respectively.
(㎛)Average particle size [Dsem]
(Μm)
상기 표 2에 나타나는 것과 같이 본 발명에 따라 제조된 은 분말은 0.5 내지 2.5㎛의 크기를 가져 미세 선폭에 대응할 수 있음을 알 수 있으며, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 은 분말에 비하여 높은 소결개시온도(즉, 400℃ 이상의 소결개시온도) 및 충분히 큰 수축 속도(즉, 2.5%/min 이상, 일 예로, 3 내지 5%/min)를 함께 구비하는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the silver powder prepared according to the present invention may have a size of 0.5 to 2.5 μm to correspond to a fine line width, and higher sintering than the silver powder prepared according to Comparative Examples 1 to 3 It can be seen that the start temperature (that is, the sintering start temperature of 400 ℃ or more) and a sufficiently large shrinkage rate (ie, 2.5% / min or more, for example, 3 to 5% / min) together.
이에 따라 본 발명에 따른 은 분말을 포함하는 도전성 페이스트를 이용하여 태양전지의 전면 전극을 형성하는 경우 소성 후 높은 수축률을 가져 40μm 이하의 미세 패턴을 형성하는데 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 도 1에 나타나는 것처럼 은 분말 입자 내부에 공극(여기서 공극이라 함은 SEM 이미지 상 나타나는 기공의 최단 직경이 50nm 이상인 것)을 갖지 않음을 알 수 있다. 이에 의하여 기공 내에 존재할 수 있는 유기물의 양을 줄일 수 있으며 높은 소성 밀도에 의하여 이를 포함하여 형성된 도전막이 우수한 전기전도성을 가질 수 있다. Accordingly, when the front electrode of the solar cell is formed by using the conductive paste including the silver powder according to the present invention, it may be suitably used to form a fine pattern of 40 μm or less due to a high shrinkage ratio after firing. In addition, as shown in FIG. 1, it can be seen that there is no void in the silver powder particles (wherein, the void has a shortest diameter of 50 nm or more). As a result, the amount of organic matter that may be present in the pores may be reduced, and the conductive film formed by the high plastic density may have excellent electrical conductivity.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like illustrated in the above-described embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함하고,
상기 환원제는 하이드로퀴논 및 하이드라진을 포함하고,
상기 은 이온은 질산은에 포함되고,
상기 소듐 설파이트는 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 18 내지 60g으로 포함되고,
상기 하이드로퀴논은 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 18 내지 60g으로 포함되고,
상기 하이드라진은 500g/L의 질산은 120ml에 대하여 0.03g 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법으로서,
평균 입자 크기가 0.5 내지 2.5μm이고, 50℃/min, 800℃ 승온 조건에서 소결개시온도가 400℃ 이상이고, 400℃ 내지 600℃ 구간에서의 수축 속도가 길이 기준으로 2.5 내지 5%/min인 은 분말 제조방법
A reaction solution preparation step (S21) of preparing a first reaction solution including silver ions, ammonia, and an organic acid alkali metal salt, and a second reaction solution including a reducing agent and sodium sulfite; And
And a silver salt reduction step (S2) comprising a precipitation step (S22) of reacting the first reaction solution and the second reaction solution to obtain a silver powder.
The reducing agent comprises hydroquinone and hydrazine,
The silver ions are contained in silver nitrate,
The sodium sulfite is contained in 18 to 60g per 120ml of 500g / L silver nitrate,
The hydroquinone is contained in 18 to 60g with respect to 120ml of 500g / L silver nitrate,
The hydrazine is a silver powder manufacturing method, characterized in that it comprises less than 0.03g per 120ml of silver nitrate of 500g / L,
The average particle size is 0.5 to 2.5 μm, the sintering start temperature is 400 ℃ or more at 50 ℃ / min, 800 ℃ elevated temperature conditions, the shrinkage rate in the 400 ~ 600 ℃ section is 2.5 to 5% / min based on the length Silver powder manufacturing method
상기 하이드로퀴논 100 중량부에 대하여 상기 소듐 설파이트가 80 중량부 내지 120 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing silver powder, characterized in that the sodium sulfite is contained in an amount of 80 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydroquinone.
은 분말 내부에 SEM 이미지 상 나타나는 기공의 최단 직경이 50nm 이상인 공극이 없는 은 분말 제조방법.
The method of claim 1,
A method for producing silver powder without voids having a shortest diameter of 50 nm or more in pores appearing in the SEM image.
상기 은 분말은 황(S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.The method of claim 1,
The silver powder is a method of producing silver powder, characterized in that containing sulfur (S).
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