[发明专利]一种硅太阳能电池正面银电极用银粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于银粉制备领域，更具体地，涉及一种应用于硅太阳能电池正面银电极银浆的银粉的制备方法。

背景技术

太阳能正面银电极(简称正银)浆料是制作硅太阳能电池电极的关键材料，而银粉是浆料的主体，对太阳能电池的各项性能有着重要的影响。目前硅太阳能电池正银电极主要采用高分辨率丝网印刷技术制作，正银电极线宽非常窄(最低小于40μm)，同时具有较高的高宽比，这就需要正银浆料有较大的粘度以及很好的触变性，因此对银粉的形貌和分散性有极高的要求；电池片烧结是一个快速烧结过程，烧结温度较高(约800℃)、烧结时间较短(高温区约1-3s)，这就对银粉的结晶性和活性有严格的要求。而印刷和烧结两方面都对银粉的粒径有极苛刻的要求，平均粒径(D50)一般在1-3μm之间，若银粉粒度过大，在印刷时就不能完全通过丝网，易出现断线或线条高度不均匀，同时由于大粒径的银粉活性低，会导致烧结过程中无法烧结致密；而银粉粒度过小一方面会使得振实密度偏低，难以提高银浆中银粉的固含量(目标的银粉固含量约为90％)，另一方面小颗粒银粉的过高活性容易使得烧结时银粉烧穿发射结，从而严重影响电池片性能。因此，研制出具有良好分散性的微米/亚微米级高结晶性球状银粉，对提高太阳能电池正银浆料的性能有重要意义。

银粉的制备方法有很多，比如直流电弧热等离子法、微波等离子体法、机械化学合成法、喷雾热分解法和电解法等，但这些方法对设备和环境等有较高要求，主要应用于实验室中，工业上主要采用液相化学还原法制备银粉，其工艺流程简单、易于控制、成本低，且易实现大规模工业化生产。

在液相还原过程中，为防止银颗粒之间的团聚，需加入分散剂改善银粉的状态。常用的分散剂有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、阿拉伯树胶和油酸等。但是采用这些分散剂所制备的银粉总是无法兼顾高质量超细银粉的各项性能，而银粉的各项性能都会对正银浆料的性能、以及最终制得的硅太阳能电池产生影响，只要粒径、球形度、结晶度、分散性及分散剂与有机载体间的匹配性中的任何一项没有达到要求，所得的银粉都是不适用于制备高性能的正银浆料，从正银浆料制作上考虑都不是优选的。

例如，美国专利号US8372178B2公开的一种采用PVP和柠檬酸钠作为分散剂，在不搅拌的情况下将硝酸银溶液快速倾倒入含有抗坏血酸和分散剂的混合还原液中制备银粉的方法。采用该专利公开的制造方法，所制备的银粉在分散性和球形度上都有非常优异的表现，但是在结晶性方面却没有达到要求，使得振实密度低，制作正银浆料时银粉的固含量偏低，不足以满足硅太阳能电池正面电极的需要。

另外，中国专利CN102335751A公开的一种，将硝酸银-乙二胺混合液和含有水合肼、纳米金胶、硫酸钾和阿拉伯树胶的混合还原液均匀混合反应制备银粉的方法。采用该专利公开的制造方法，所制备的银粉具有高结晶性和良好的球形度，但分散性较差，且粒径分布不均匀，有大量细小颗粒银粉产生并吸附在大颗粒银粉的表面，这导致制作出的正银浆料在印刷和烧结过程对电池片性能都有不利的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种硅太阳能电池正面银电极用银粉的制备方法，其中通过对其关键组分如分散剂、表面改性剂的类型以及具体反应条件的研究和改进，旨在解决现有的制备方法无法兼顾银粉的分散性、结晶性、球形度、振实密度和粒度分布的问题，用本发明方法制备的银粉应用于正银浆料可以获得高能量转换效率的硅太阳能电池。

为实现上述目的，本发明提供了一种硅太阳能电池正面银电极用银粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硝酸银和柠檬酸溶于去离子水配制得到A溶液，所述A溶液中硝酸银的浓度为120-250g/L，柠檬酸的质量为硝酸银质量的0.5-10％；

(2)将瓜尔豆胶、抗坏血酸溶于去离子水中配制得到B溶液，所述B溶液中抗坏血酸的浓度为200-380g/L，瓜尔豆胶的质量为硝酸银质量的0.1-1.0％；

(3)在搅拌的情况下，将A溶液逐渐滴加到B溶液，反应一段时间；

(4)静置，沉淀得到银粉。

作为本发明的进一步优选，所述的一种硅太阳能电池正面银电极用银粉的制备方法还包括：

(5)将所述沉淀得到的银粉洗涤、干燥。

作为本发明的进一步优选，在所述步骤(2)中通过向所述B溶液中添加质量分数为65％-68％的浓硝酸使所述B溶液的pH值优选调整至0.5-3.0。

作为本发明的进一步优选，在所述步骤(3)中通过滴加8wt％浓度的氨水，使反应液的pH保持稳定。