[发明专利]一种用于太阳能光伏的夹层结构掺杂导电银胶及制备方法

说明书

本发明提出一种用于太阳能光伏的夹层结构掺杂导电银胶及制备方法，先将银纳米线均匀分散于可溶性硅酸盐水溶液中，再缓慢滴加预制的可溶性钙盐水溶液，并控制钙盐水溶液的加入量，持续搅拌得到负载有银纳米线的纳米层状硅酸钙，再在纳米层状硅酸钙表面还原出片状银粉，得到具有夹层结构的纳米级双导热通道掺杂片状填料，然后与环氧树脂等其他银胶原料混合制成高导电性银胶。本发明提供上述方法解决了银纳米线易团聚的问题，并固定银纳米线后原位还原生成银粉，形成夹层结构的纳米级双导热通道，确保掺杂填料与银粉紧密接触，极大提升了导电银胶的导电性能，同时减少了银粉的用量，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及导电胶材料制备技术领域，具体涉及一种用于太阳能光伏的夹层结构掺杂导电银胶及制备方法。

背景技术

传统的工业生产中使用铅/锡(Pb/Sn) 合金作为焊料连接各组成电路，使各部分零件可得到电力的充足支持，能够稳定地传输信号。然而，近年来铅 / 锡焊料逐渐暴露出了许多缺点。因此，导电胶的使用成为电子工业产业中解决微纳连接问题有效方法。

导电胶是一种同时具备导电性能和粘结性能的胶黏剂，它可以将多种导电材料连接在一起，使被连接材料间形成导电通路。它是通过将金属填料填充在有机聚合物基体中，从而使其具有与金属相近的导电性能。与普通导电聚合物不同的是，导电胶要求体系在储存条件下具有流动性，通过加热或其他方式可以发生固化，从而形成具有一定强度的连接。

太阳能作为取之不尽、用之不竭的可再生的绿色能源，一直受到人们青睐，其中，太阳能电池将太阳能转换成电能，是当今世界上最热门的研究课题之一。太阳能电池及光伏组件的组建构成离不开导电胶的使用，其中，导电银胶是导电胶中人们频繁所使用的一种，可以用作太阳能电池的正面和背面的电极，也可以用于电池的引出电极和太阳能电池硅片上的修补，具有很好的导通效果和附着力，被广泛应用到太阳能电池领域中，导电银胶的性能和成本影响着太阳能电池的光电转化效率和价格，因此，导电银胶研发工作的开展促使其满足太阳能光伏领域的需求。

导电银胶的力学性能和粘接性能主要由聚合物基体决定，金、银、铜、镍等电阻率较低的金属粉末作为导电填料，决定了导电胶的电学性能。传统的银导电胶中填料银是多晶微米银粉颗粒，依靠银粒子之间的相互接触形成导电通道导电，但是由于银粉颗粒之间的接触面积小，颗粒与颗粒之间的节点较多，导电性能无法提升；而且传统导电银胶中银含量很高，重量百分含量一般为70-80％，在银粉掺杂量较小的情况下导电胶体无法得到好的导电效果，也就无法降低导电胶的成本，其工业应用价值也受到了一定的限制。

为了提高银胶的导电性，中国发明专利申请号201310702004.X 公开了一种导电银胶，该导电银胶由以下重量百份比制成：环氧树脂12-25，固化剂0.08-1.0，石墨烯1-1.5，导电填料75-90，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂，固化剂为双氰胺，导电填料为微米级别的片银与球银的混合物。中国发明专利申请号200610154638.6 公开了一种制备高性能导电胶的方法，采用乙二醇还原硝酸银的方法大批量地制备了银纳米线与银纳米粒子的混合粉体，将银纳米线与银纳米粒子的混合粉体作为导电填料填充环氧树脂或酚醛树脂制备了一种新型的各向同性导电胶。中国发明专利申请号201510645681.1公布了一种低成本导电银胶，组成包括：银纳米线，0-2%；片状银粉，10-20%；金属氧化物，30-40%；纤维素，10-42.3%；双酚A环氧树脂，10-20%；固化剂，3-5%；促进剂，0.5-1%；稀释剂，2-6%；K-570或K-550，1-3%；对苯二甲酸，0.5-1%；纳米二氧化硅，0.5-1%；消泡剂，0.1-0.5%；ICAM8401或8402，0.1-0.5%。

上述方案通过掺杂一些银纳米片、银纳米线、纳米球等组合的纳米尺度的填料材料对银导电胶进行改性，但是现有方案往往存在下列问题：一则由于纳米尺寸材料表面能高容易发生团聚，在载体中分散不均，影响导电胶均匀性，二则无法确保掺杂填料与银粉紧密相连，从而容易造成导电性能不稳定。因此，防止纳米填料团聚，确保纳米填料与银粉紧密相连的方法是提升导电银胶的导电性能，减少银粉用量降低成本的重要环节。