[发明专利]一种具有粒径分布窄特性的超细银粉的制备方法

说明书

一种具有粒径分布窄特性的超细银粉的制备方法，通过交替性地原位控制反应液的粘度，有效地调节银原子的扩散速度和银粉的生长过程，制备出具有窄粒径分布的超细银粉。该方法的反应物包括硝酸银为氧化剂、抗坏血酸等为还原剂、水为溶剂、以及适当的分散剂，反应液的粘度通过水性触变剂来控制。在停止搅拌、从而反应液中无剪切力时，触变剂可以迅速显著地提高反应液的粘度；当启动搅拌产生剪切力时，反应液的粘度迅速显著降低。通过交替性地控制反应液的搅拌状态，从而实现反应液处于高粘度和低粘度的交替模式，有效地控制银原子的扩散速度和银粉的生长。通过该方法，可以获得粒径分布窄的超细银粉。

技术领域

本发明涉及用于导电浆料的超细银粉的制备工艺技术，属于电子封装材料技术领域，尤其是用于晶体硅太阳能电池的电极制备技术领域。

技术背景

导电浆料是一种重要的电子封装材料，导电银浆是导电浆料中的一个重要成员。现阶段，晶体硅太阳能电池已成为全球光伏产业的主流产品，其正面电极和背面银栅电极均采用导电银浆的丝网印刷经烧结而形成，导电银浆的质量对晶体硅太阳能电池的光电转换效率具有重要的影响。高质量导电银浆对超细银粉的粒径分布提出了很高的要求，要求银粉的粒径分布窄。

现阶段，超细银粉的制备工艺主要采用硝酸银(AgNO₃)溶液的化学还原法，硝酸银作为氧化剂，还原剂采用抗坏血酸、葡萄糖、水合肼等化合物，在溶液中发生还原反应，将银离子(Ag⁺)还原成银原子(Ag)并成核生长成银颗粒，通过溶液的浓度、分散剂量、滴加速度和反应时间来控制银颗粒的粒径。以抗坏血酸(C₆H₈O₆)为例，该还原反应为

C₆H₈O₆+2Ag⁺＝C₆H₆O₆+2Ag↓+2H⁺ (1)

亦即，一个抗坏血酸分子可以还原两个银离子。还原后的银原子在反应液中扩散，反应初期，多个银原子聚集形成晶核，超过临介尺寸时形成稳定的晶核，当其它银原子扩散到该晶核时，在其表面生长，形成银颗粒。为了使银颗粒不团聚，一般需要采用分散剂，分散剂使银颗粒保持分散的状态。

现有的化学还原合成银粉的技术工艺通常不易得到粒径分布窄的超细银粉，发明人实验研究发现通过交替性地控制反应液的粘度，亦即使反应液处于高粘度和低粘度的交替性变化模式，从而调制银原子的扩散速度，可以顺利地合成粒径分布窄的超细银粉，而且具有工艺重复性好的技术优势。专利文献CN101218051A、CN104400000A和CN103624249A公开了超细银粉的几种制备方法，但这些方法均未针对反应液的粘度进行调控，对银原子的扩散速度也无法调节，因此采用这些已公开的制备方法不易制备粒径分布窄的超细银粉。

发明内容

本发明公开了一种具有粒径分布窄特性的超细银粉的制备方法，其主要特点是反应液的粘度呈交替性的变化，亦即高粘度与低粘度的交替性变化；反应液的这种高粘度与低粘度交替性变化的模式是通过触变剂与搅拌状态的协同作用机制实现的。

当反应液处于搅拌状态时，所产生的剪切力使反应液处于低粘度状态；反应液无搅拌时，其中的触变剂使反应液处于高粘度状态。通过反应液的启动搅拌和停止搅拌的交替进行，实现反应液高粘度与低粘度的交替性变化，从而调节银粉的生长模式，获得具有粒径分布窄特性的超细银粉。