一种太阳能电池用高分散型银粉和导电银浆的制备方法
阅读说明：本技术 一种太阳能电池用高分散型银粉和导电银浆的制备方法 (Preparation method of high-dispersion silver powder and conductive silver paste for solar cell ) 是由 赵庆亮 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能电池用导电银浆的制备方法,包括以下步骤：步骤一：改性凹凸棒土的制备：将凹凸棒土送入到质量分数20%的硫酸中进行酸化,酸化10-20min,然后水洗,再采用100-200℃煅烧10-20min,煅烧结束,自然冷却至室温；步骤二：改性高分散型银粉的制备。本发明导电银浆的制备中采用银基稀土液、改性凹凸棒土、玻璃粉、改进型有机粘接剂、乙基纤维素进行配比而成,银基稀土液采用高分散型的银粉制成,制备的银粉分散性能高,同时与硅灰石溶液反应后,能够将银粉负载在针状的硅灰石上,从而起到导向作用,在与银浆配比中,增强与产品原料的混合反应效率。(The invention discloses a preparation method of conductive silver paste for a solar cell, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: preparing modified attapulgite: delivering the attapulgite into sulfuric acid with the mass fraction of 20% for acidification for 10-20min, then washing with water, calcining at the temperature of 100-200 ℃ for 10-20min, and naturally cooling to room temperature after the calcination is finished; step two: and preparing the modified high-dispersion silver powder. The conductive silver paste is prepared by proportioning the silver-based rare earth liquid, the modified attapulgite, the glass powder, the improved organic adhesive and the ethyl cellulose, wherein the silver-based rare earth liquid is prepared from the highly-dispersed silver powder, the prepared silver powder has high dispersibility, and can be loaded on needle-shaped wollastonite after reacting with the wollastonite solution, so that the conductive silver paste plays a guiding role, and the mixing reaction efficiency with product raw materials is enhanced in proportioning with the silver paste.)
技术领域
本发明涉及太阳能电池银粉技术领域，具体涉及一种太阳能电池用的高分散型银粉和导电银浆的制备方法。
背景技术
锂太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。在物理学上称为太阳能光伏，简称光伏。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳能电池导电银浆对银粉的形态、粒度及分布均匀性有较高要求，已知的银粉类型有球形、棒状、片状、网状、树枝状等，对于光伏领域，特别是太阳能电池正面银浆中，通常以球形银粉的应用最为广泛，更容易满足印刷及导电的要求。
现有的银粉制备工艺较常规，分散性能差，应用在导电银浆上，与银浆原料配比性能差，同时现有银浆中的有机原料、玻璃粉与银粉配比混合，反而影响产品的导电等整体性能。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能电池用的高分散型银粉和导电银浆的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：改性凹凸棒土的制备：将凹凸棒土送入到质量分数20％的硫酸中进行酸化，酸化10-20min，然后水洗，再采用100-200℃煅烧10-20min，煅烧结束，自然冷却至室温；
步骤二：改性高分散型银粉的制备：将高分散型银粉与改性膨润土按照重量比1:2混合，然后送入到丙酮溶剂中进行超声分散，超声功率为20-30％，超声时间为10-20min，得到改性高分散型银粉；其中改性膨润土采用膨润土于100-150℃下反应20-30min，然后自然冷却至室温；
步骤三：银基稀土液的制备：以改性高分散型银粉为基体，加入Y、Tm稀土金属元素，配比形成银基稀土材料，其中改性高分散型银粉、Y、Tm稀土的物质质量比为98:1.2:0.8；然后将银基稀土材料与70％的浓盐酸按照重量比1:3混合配制得到银基稀土液；
步骤四：称取银基稀土液10-20份、改性凹凸棒土5-10份、玻璃粉1-5份、改进型有机粘接剂2-8份、乙基纤维素1-5份；
步骤五：将步骤二中的原料依次加入到搅拌机内进行混合，混合转速为100-500r/min，混合时间为10-20min，混合结束，得到导电银浆。
优选地，所述改进型有机粘接剂的制备方法为：
S1：将三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，随后加入氢氧化钠碱，调节pH至9.0，于75-85℃，反应10-20min，最后加入对苯二甲醛，继续反应5-10min，得到三聚氰胺甲醛剂；
S2：改进环糊精的制备：将环糊精进行双性加强反应10-20min，反应结束，得到改进环糊精；
S3：将松香树脂按照重量比5:1与改进环糊精混合配比，然后与松香树脂总量20-30％的三聚氰胺甲醛剂混合反应，得到改进型有机粘接剂。
优选地，所述双性加强反应具体反应步骤为：将环糊精先送入到无机剂中反应10-20min，然后再送入到有机剂中反应10-20min，反应温度均为65-75℃，反应结束，水洗、干燥。
优选地，所述无机剂为双氧水-盐酸混合溶液；有机剂为偶联剂KH560。
优选地，所述双氧水-盐酸混合溶液的制备方法为：将质量浓度为1.0％的双氧水溶液与摩尔浓度为0.15摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为1:3的比例混合搅拌均匀得到。
优选地，所述S3中反应温度为75-85℃，反应转速为300-400r/min。
优选地，所述S3中反应温度为80℃，反应转速为350r/min。
一种太阳能电池用的高分散型银粉的制备方法，高分散型银粉制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，将浓度为0.01-0.05mol/L的硝酸银水溶液，加入0.2g/L的十二烷基醇醚硫酸钠溶液中，然后与硝酸银水溶液重量10-20％的二亚硫酸钠，混合搅拌10-20min，搅拌转速为100-200r/min，随后加入氢氧化钠调节pH至溶液得到10.0-11.0，得到初料；
步骤二，将初料送入到质量分数30-50％的海藻酸钠溶液中超声分散，分散10-20min，分散功率为100-200w，分散结束，然后水洗，干燥，得到银粉初料；
步骤三，将银粉初料送入到改进硅灰石溶液中，搅拌10-20min，搅拌转速为100-200r/min，搅拌结束，然后进行热压反应，热压结束，干燥，得到高分散型银粉。
优选地，改进硅灰石溶液的具体制备方法为：
S1:将硅灰石先送入研磨机内进行研磨10-20min，研磨转速为100-500r/min；
S2：然后再进行升温至150-200℃，反应5min，然后冷却至40-50℃；
S3：送入到盐酸10-20份、月桂醇硫酸钠1-5份的活性液中分散10-20min，分散转速100r/min，分散结束，得到改进硅灰石溶液。
优选地，热压反应10-20min，热压压力为1-5MPa，热压温度为120-150℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明导电银浆的制备中采用银基稀土液、改性凹凸棒土、玻璃粉、改进型有机粘接剂、乙基纤维素进行配比而成，银基稀土液采用高分散型的银粉制成，制备的银粉分散性能高，同时与硅灰石溶液反应后，能够将银粉负载在针状的硅灰石上，从而起到导向作用，在与银浆配比中，增强与产品原料的混合反应效率；导电银浆中的改进型有机粘接剂，采用三聚氰胺甲醛剂与松香树脂配比，加入了改进环糊精，改性环糊精经过双亲反应，具备极强的亲有机、无机性能，从而将无机原料与玻璃粉等原料结合聚集，从而更好的被应用，银基稀土液采用高分散型的银粉与改性膨润土配比，改性膨润土经过热活化后，具有片层的膨润土，将导向性的银粉穿插在膨润土片层中，从而有序的排列在银浆产品内，同时通过改性凹凸棒的加入，凹凸棒经过改性后，具有高强的离子性能，从而增强产品的导电性能，加入的原料经过合理搭配，具有优异的导电和剥离强度性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：改性凹凸棒土的制备：将凹凸棒土送入到质量分数20％的硫酸中进行酸化，酸化10min，然后水洗，再采用100℃煅烧10min，煅烧结束，自然冷却至室温；
步骤二：改性高分散型银粉的制备：将高分散型银粉与改性膨润土按照重量比1:2混合，然后送入到丙酮溶剂中进行超声分散，超声功率为20％，超声时间为10min，得到改性高分散型银粉；
步骤三：银基稀土液的制备：以改性高分散型银粉为基体，加入Y、Tm稀土金属元素，配比形成银基稀土材料，其中改性高分散型银粉、Y、Tm稀土的物质质量比为98:1.2:0.8；然后将银基稀土材料与70％的浓盐酸按照重量比1:3混合配制得到银基稀土液；
步骤四：称取银基稀土液10份、改性凹凸棒土5份、玻璃粉1份、改进型有机粘接剂2份、乙基纤维素1份；
步骤五：将步骤二中的原料依次加入到搅拌机内进行混合，混合转速为100r/min，混合时间为10min，混合结束，得到导电银浆。
本实施例的改进型有机粘接剂的制备方法为：
S1：将三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，随后加入氢氧化钠碱，调节pH至9.0，于75℃，反应10min，最后加入对苯二甲醛，继续反应5min，得到三聚氰胺甲醛剂；
S2：改进环糊精的制备：将环糊精进行双性加强反应10min，反应结束，得到改进环糊精；
S3：将松香树脂按照重量比5:1与改进环糊精混合配比，然后与松香树脂总量20％的三聚氰胺甲醛剂混合反应，得到改进型有机粘接剂。
本实施例的双性加强反应具体反应步骤为：将环糊精先送入到无机剂中反应10min，然后再送入到有机剂中反应10min，反应温度均为65℃，反应结束，水洗、干燥。
本实施例的无机剂为双氧水-盐酸混合溶液；有机剂为偶联剂KH560。
本实施例的双氧水-盐酸混合溶液的制备方法为：将质量浓度为1.0％的双氧水溶液与摩尔浓度为0.15摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为1:3的比例混合搅拌均匀得到。
本实施例的S3中反应温度为75℃，反应转速为300r/min。
本实施例的一种太阳能电池用的高分散型银粉的制备方法，高分散型银粉制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，将浓度为0.01mol/L的硝酸银水溶液，加入0.2g/L的十二烷基醇醚硫酸钠溶液中，然后与硝酸银水溶液重量10％的二亚硫酸钠，混合搅拌10min，搅拌转速为100r/min，随后加入氢氧化钠调节pH至溶液得到10.0，得到初料；
步骤二，将初料送入到质量分数30％的海藻酸钠溶液中超声分散，分散10min，分散功率为100w，分散结束，然后水洗，干燥，得到银粉初料；
步骤三，将银粉初料送入到改进硅灰石溶液中，搅拌10min，搅拌转速为100r/min，搅拌结束，然后进行热压反应，热压结束，干燥，得到高分散型银粉。
本实施例的改进硅灰石溶液的具体制备方法为：
S1:将硅灰石先送入研磨机内进行研磨10min，研磨转速为100r/min；
S2：然后再进行升温至15℃，反应5min，然后冷却至40℃；
S3：送入到盐酸10份、月桂醇硫酸钠1份的活性液中分散10min，分散转速100r/min，分散结束，得到改进硅灰石溶液。
本实施例的热压反应10min，热压压力为1MPa，热压温度为120℃。
实施例2
本实施例的一种导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：改性凹凸棒土的制备：将凹凸棒土送入到质量分数20％的硫酸中进行酸化，酸化15min，然后水洗，再采用150℃煅烧15min，煅烧结束，自然冷却至室温；
步骤二：改性高分散型银粉的制备：将高分散型银粉与改性膨润土按照重量比1:2混合，然后送入到丙酮溶剂中进行超声分散，超声功率为20-30％，超声时间为10-20min，得到改性高分散型银粉；
步骤三：银基稀土液的制备：以改性高分散型银粉为基体，加入Y、Tm稀土金属元素，配比形成银基稀土材料，其中改性高分散型银粉、Y、Tm稀土的物质质量比为98:1.2:0.8；然后将银基稀土材料与70％的浓盐酸按照重量比1:3混合配制得到银基稀土液；
步骤四：称取银基稀土液15份、改性凹凸棒土7.5份、玻璃粉3份、改进型有机粘接剂5份、乙基纤维素3份；
步骤五：将步骤二中的原料依次加入到搅拌机内进行混合，混合转速为500r/min，混合时间为20min，混合结束，得到导电银浆。
本实施例的改进型有机粘接剂的制备方法为：
S1：将三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，随后加入氢氧化钠碱，调节pH至9.0，于85℃，反应20min，最后加入对苯二甲醛，继续反应10min，得到三聚氰胺甲醛剂；
S2：改进环糊精的制备：将环糊精进行双性加强反应20min，反应结束，得到改进环糊精；
S3：将松香树脂按照重量比5:1与改进环糊精混合配比，然后与松香树脂总量30％的三聚氰胺甲醛剂混合反应，得到改进型有机粘接剂。
本实施例的双性加强反应具体反应步骤为：将环糊精先送入到无机剂中反应20min，然后再送入到有机剂中反应20min，反应温度均为75℃，反应结束，水洗、干燥。
本实施例的无机剂为双氧水-盐酸混合溶液；有机剂为偶联剂KH560。
本实施例的双氧水-盐酸混合溶液的制备方法为：将质量浓度为1.0％的双氧水溶液与摩尔浓度为0.15摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为1:3的比例混合搅拌均匀得到。
本实施例的S3中反应温度为85℃，反应转速为400r/min。
本实施例的一种太阳能电池用的高分散型银粉的制备方法，高分散型银粉制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，将浓度为0.05mol/L的硝酸银水溶液，加入0.2g/L的十二烷基醇醚硫酸钠溶液中，然后与硝酸银水溶液重量20％的二亚硫酸钠，混合搅拌20min，搅拌转速为200r/min，随后加入氢氧化钠调节pH至溶液得到11.0，得到初料；
步骤二，将初料送入到质量分数50％的海藻酸钠溶液中超声分散，分散20min，分散功率为200w，分散结束，然后水洗，干燥，得到银粉初料；
步骤三，将银粉初料送入到改进硅灰石溶液中，搅拌20min，搅拌转速为200r/min，搅拌结束，然后进行热压反应，热压结束，干燥，得到高分散型银粉。
本实施例的改进硅灰石溶液的具体制备方法为：
S1:将硅灰石先送入研磨机内进行研磨20min，研磨转速为500r/min；
S2：然后再进行升温至200℃，反应5min，然后冷却至50℃；
S3：送入到盐酸20份、月桂醇硫酸钠5份的活性液中分散20min，分散转速100r/min，分散结束，得到改进硅灰石溶液。
本实施例的热压反应20min，热压压力为5MPa，热压温度为150℃。
实施例3
本实施例的一种导电银浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：改性凹凸棒土的制备：将凹凸棒土送入到质量分数20％的硫酸中进行酸化，酸化15min，然后水洗，再采用150℃煅烧15min，煅烧结束，自然冷却至室温；
步骤二：改性高分散型银粉的制备：将高分散型银粉与改性膨润土按照重量比1:2混合，然后送入到丙酮溶剂中进行超声分散，超声功率为25％，超声时间为15min，得到改性高分散型银粉；
步骤三：银基稀土液的制备：以改性高分散型银粉为基体，加入Y、Tm稀土金属元素，配比形成银基稀土材料，其中改性高分散型银粉、Y、Tm稀土的物质质量比为98:1.2:0.8；然后将银基稀土材料与70％的浓盐酸按照重量比1:3混合配制得到银基稀土液；
步骤四：称取银基稀土液15份、改性凹凸棒土7.5份、玻璃粉3份、改进型有机粘接剂5份、乙基纤维素3份；
步骤五：将步骤二中的原料依次加入到搅拌机内进行混合，混合转速为300r/min，混合时间为15min，混合结束，得到导电银浆。
本实施例的改进型有机粘接剂的制备方法为：
S1：将三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，随后加入氢氧化钠碱，调节pH至9.0，于80℃，反应15min，最后加入对苯二甲醛，继续反应7.5min，得到三聚氰胺甲醛剂；
S2：改进环糊精的制备：将环糊精进行双性加强反应15min，反应结束，得到改进环糊精；
S3：将松香树脂按照重量比5:1与改进环糊精混合配比，然后与松香树脂总量25％的三聚氰胺甲醛剂混合反应，得到改进型有机粘接剂。
本实施例的双性加强反应具体反应步骤为：将环糊精先送入到无机剂中反应15min，然后再送入到有机剂中反应15min，反应温度均为70℃，反应结束，水洗、干燥。
本实施例的无机剂为双氧水-盐酸混合溶液；有机剂为偶联剂KH560。
本实施例的双氧水-盐酸混合溶液的制备方法为：将质量浓度为1.0％的双氧水溶液与摩尔浓度为0.15摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为1:3的比例混合搅拌均匀得到。
本实施例的S3中反应温度为80℃，反应转速为350r/min。
本实施例的一种太阳能电池用的高分散型银粉的制备方法，高分散型银粉制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，将浓度为0.03mol/L的硝酸银水溶液，加入0.2g/L的十二烷基醇醚硫酸钠溶液中，然后与硝酸银水溶液重量15％的二亚硫酸钠，混合搅拌15min，搅拌转速为150r/min，随后加入氢氧化钠调节pH至溶液得到10.5，得到初料；
步骤二，将初料送入到质量分数40％的海藻酸钠溶液中超声分散，分散15min，分散功率为150w，分散结束，然后水洗，干燥，得到银粉初料；
步骤三，将银粉初料送入到改进硅灰石溶液中，搅拌15min，搅拌转速为150r/min，搅拌结束，然后进行热压反应，热压结束，干燥，得到高分散型银粉。
本实施例的改进硅灰石溶液的具体制备方法为：
S1:将硅灰石先送入研磨机内进行研磨15min，研磨转速为300r/min；
S2：然后再进行升温至175℃，反应5min，然后冷却至45℃；
S3：送入到盐酸15份、月桂醇硫酸钠3份的活性液中分散15min，分散转速100r/min，分散结束，得到改进硅灰石溶液。
本实施例的热压反应15min，热压压力为3MPa，热压温度为135℃。
对比例1.
与实施例3不同是未加入改性凹凸棒土。
对比例2.
与实施例3不同是改性高分散型银粉制备中未加入改性膨润土。
对比例3.
与实施例3不同是高分散型银粉制备中未采用改进硅灰石溶液处理。
对比例4.
采用市场上现有银粉。
实施例1-3及对比例1-4性能测量结果如下：
剥离强度(N/cm)
电阻率(10<sup>-6</sup>Ω.cm)
实施例1
24
0.63
实施例2
26
0.61
实施例3
28
0.56
对比例1
20
2.42
对比例2
18
2.13
对比例3
21
2.56
对比例4
19
2.72
从实施例1-3及对比例1-4得出，本发明实施例3相对于对比例4，剥离强度和电阻率均有显著改进，本发明产品具有显著的剥离性能和导电性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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