[发明专利]提高太阳能电池电极导电性的高比表面积银粉及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅太阳能电池技术领域，涉及一种化学还原法制备高比表面积银粉的方法，尤其是涉及一种提高太阳能电池电极导电性的高比表面积的银粉及制备方法。

背景技术

晶体硅太阳能电池是通过光电效应把光能转换成电能的装置。在半导体的P-N结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于P-N结处存在电势差，空穴和电子在内部电势差的驱动下以相反的方向跨过该P-N结移动。电子移动到负极触点，空穴移动到正极触点，从而产生向外部电路输送电力的电流。所以太阳能电池的正面电极对电流的收集和电池的性能起到关键性作用。

太阳能电池正面电极浆料是制作光电太阳能电池的重要基础材料，晶体硅太阳能电池的正面电极浆料是由有机载体、玻璃粉、无机添加剂、银粉和有机添加剂组成；其中有机载体主要作用是粉体的润湿、印刷性、外观、高宽比的构筑；玻璃粉主要作用是烧穿绝缘的氮化硅减反膜，帮助形成Ag/Si欧姆接触、提供附着力；银粉主要作用是作为导电介质，形成电极栅线、且具有低的栅线电阻，以及提供良好的导电网络；无机添加剂和有机添加剂主要作用是用于改善浆料的填充、印刷、拉力等性能。

随着技术的发展，目前在晶体硅太阳能电池中广泛使用的银粉材料主要为：微米级类球形银粉、超细纳米级银粉、片状银粉等，其中正面银浆中广泛使用的微米级类球形银粉或超细纳米级银粉能与晶体硅基片形成良好的欧姆接触，有效降低接触电阻，形成良好导电性，但由于类球形银粉之间的接触为点接触，接触面积较小，导电网络仍有待优化改善，且粉体用量大，银浆制备和使用成本高。而片状银粉因具有比表面积较大，粉体性质稳定，颗粒间接触为面接触、线接触、点接触混合模式，导电网络中接触面积更充分，可以具有很低的接触电阻和栅线电阻，从而导电性能更优良，同时片状银粉可以有效降低制作过程中的银含量。但片状银粉因尺寸形貌等自身因素限制难以适应正电极细栅网版的印刷要求。综上可知，类球形状和片状银粉作为晶体硅太阳能电池正面电极浆料的导电相因各自形貌、尺寸等方面的缺陷而在使用中受到一定的局限。

发明内容

针对在太阳能电池正面银浆中，现有类球形状银粉和片状银粉各自局限的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高太阳能电池电极导电性的高比表面积银粉及制备方法，使用本发明高比表面积银粉制备的正极浆料，正极栅线的导电能力得到优化提升，即栅线内部导电网络的构筑更致密完善，所以可得到更优异的晶体硅太阳能电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种提高太阳能电池电极导电性的高比表面积银粉，所述银粉的平均粒径为0.6-7.5μm，松装密度为2.5-5.0g/mL，振实密度为4.15-6.95g/mL，比表面积为0.45-0.75m²/g。

进一步地说，所述银粉为表面布满片状凸起的类球形颗粒、表面布满针状凸起的类球形颗粒或表面布满杆状凸起的类球形颗粒。

优选的，所述银粉的平均粒径为2.0-6.5μm，松装密度为2.8-4.8g/mL，振实密度为4.5-6.95g/mL，比表面积为0.50-0.72m²/g。

进一步地说，一种所述的提高太阳能电池电极导电性的高比表面积银粉的制备方法，经过下列步骤：

S01.用去离子水分别制备浓度为0.3-2.5mol/L的硝酸银溶液和浓度为0.35-2.5mol/L的还原剂溶液；

S02.取硝酸银质量的1％-15％的分散剂，加入步骤S01所得硝酸银溶液中，并在超声波仪器中以400-650r/min转速搅拌进行分散，搅拌时间5min-15min，然后加入调节酸碱值的溶液，使调节后的酸碱值为2-5，得到银前驱物溶液；

S03.取还原剂质量的1％-15％的分散剂，加入步骤S01所得还原剂溶液中，以200-400r/min转速搅拌进行分散，搅拌时间5min-15min，得到还原剂混合溶液；

S04.按还原剂:硝酸银的摩尔比为0.2:1-5:1，将步骤S02所得的银前驱物溶液和步骤S03所得的还原剂混合溶液采用“并流加入”方式同时注入反应容器中，各项反应体系溶液注入速度范围皆为：0.05-1.5L/min，同时伴随搅拌，转速400-650r/min，维持反应温度25℃-60℃，投料完成后继续搅拌10min-30min；