太陽能電池正面銀漿的制備及其性能研究.pdf

1、太陽能是人類最重要的可再生能源之一，它是一種無污染、可再生、儲量巨大、取之不盡、用之不竭的清潔能源，充滿了誘人的前景。因此，太陽能的研究和應用已成為世界新能源研究的熱點。銀漿是制造太陽能電池電極的關鍵材料，電極銀漿組成相的成分配方、性質和制備工藝直接影響著太陽能電池的物理和光電性能。本文瞄準當今世界科學與技術前沿，重點研究了太陽能電池正面銀漿的主要組成相銀粉和有機載體的性質和成分配方。利用化學液相還原法成功制備出適合太陽能電池正面銀漿應

2、用的高分散的微米/亞微米球形銀粉，并成功優(yōu)化出適合太陽能電池正面銀漿應用的有機載體。同時，發(fā)現了銀粉的粉末特性參數與太陽能電池性能的規(guī)律性，也發(fā)現了有機載體配方與太陽能電池絲網印刷性和電性能的相關性，以及銀漿制備工藝與太陽能電池性能的相關性。主要研究結果如下:
　　 1、研究了太陽能電池正面銀漿用的高分散球形或類球形超細銀粉，首次揭示了聚乙烯醇是利用化學吸附和物理吸附分散銀粉的機理，從而突破了化學還原法制備銀粉的技術關鍵。作者以

3、硝酸銀為原材料，運用化學液相還原法制備銀粉。通過單因素實驗和正交實驗兩種設計方法，優(yōu)化出兩種適合制備太陽能電池正面銀漿的工藝。
　　 單因素實驗設計方法，探索了十一個影響銀粉粒度、形貌和分散性的因素，發(fā)現規(guī)律性，成功制備出目標銀粉。優(yōu)化的工藝條件為:以抗壞血酸為還原劑，聚乙烯醇為分散劑，pH=7，分散劑用量為8wt％（相對硝酸銀質量），12.500 mL·s-1的滴液速度，200 PRM的攪拌速度，還原劑溶液的初始濃度為1.17

4、7 mol·L-1，硝酸銀溶液初始濃度為0.294 mol·L-1，分散劑加入到硝酸銀溶液中，硝酸銀溶液滴入到還原劑溶液中，反應溫度50℃，用甘油單硬脂酸酯的乙醇溶液進行后處理改性。在該條件下，制備的銀粉具有良好的分散性，形貌為球形，一次粒子的平均粒度為0.81μm，粒徑分布為0.37～1.04μm，振實密度為4.9 g·cm-3。在此基礎上，運用紫外-可見光譜研究了以聚乙烯醇作分散劑制備銀粉的分散機理，通過深入系統(tǒng)地分析，揭示了聚乙烯

5、醇是利用化學吸附和物理吸附分散銀粉的機理。
　　 正交實驗設計方法，考察了六個因素和五個水平。優(yōu)化的工藝條件為:硝酸銀濃度為0.3 mol·L-1，抗壞血酸濃度為1.4 mol·L-1，明膠為分散劑，分散劑用量為8 wt％（相對硝酸銀質量），pH值為4，反應溫度為50℃。在此條件下制備的銀粉，形狀為近球形，顆粒均勻，分散性良好，其一次粒子的平均粒度為0.89μm，分布在0.36～1.67μm之間，振實密度為5.4g·cm-3。<

6、br>　　 通過以上兩種工藝制備的銀粉都適合制備太陽能電池正面銀漿，各有優(yōu)點，前者工藝制備的銀粉分散性好，而后者工藝制備的銀粉振實密度高。
　　 2、發(fā)現了銀粉的分散性、振實密度及銀漿的銀含量對太陽能電池正面銀漿的影響規(guī)律。高的分散性和振實密度有利于制備高品質的銀漿，由其制備的太陽能電池正面銀漿具有良好的絲網印刷性，其燒結厚膜的電極線條精密、平整、致密、孔洞率小，具有優(yōu)異的導電性，從而提高了太陽能電池的光電轉化效率，其單晶硅太

7、陽能電池光電轉化效率達17.803％。該新的發(fā)現還未見有文獻報道。
　　 3、優(yōu)化了一個滿足正銀漿料所需的良好流平性、觸變性和印刷性的有機載體。由該有機載體制備的太陽能電池正銀漿料，兼?zhèn)淞肆己玫牧髌叫?、觸變性和絲網印刷性能，該正銀漿料印刷的電池電極和柵線具有大的濕重、膜厚和高寬比，每片電池濕重達0.18g，膜厚達33μm，高寬比達0.306，同時，電極和柵線與晶硅界面具有高的附著力(0.4 N·mm-2)和良好的可焊性，該條件下

8、制備的太陽能電池具有優(yōu)異的光電轉化效率，其單晶硅電池光電轉化效率達17.963％。該配方還未見有文獻報道。
　　 4、發(fā)展了低成本、短流程正面銀漿制備技術，該技術由濕態(tài)銀粉直接配制漿料，最大限度地減少了銀粉的團聚帶來的負面影響，使電池性能進一步提高（可達18.020％）。發(fā)現制備該正銀漿料的新工藝可克服銀粉干燥過程加劇團聚的不利影響，摒棄了傳統(tǒng)電子漿料生產時易使固、液混合和研磨不均勻的缺點，使得制備的正銀漿料分散性更好，細度更細