中國(guó)粉體網(wǎng)訊 國(guó)內(nèi)外關(guān)于晶硅太陽能電池銀漿用銀粉的制備和可控性研究已經(jīng)有了大量的報(bào)道，常見的合成方法有化學(xué)還原法、微乳液法、電還原法、機(jī)械球磨法以及物理蒸發(fā)等方法。其中化學(xué)還原法由于其操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、可控性好，是目前晶硅太陽能電極銀漿用銀粉的主要制備方法。
然而，即使通過最常用的化學(xué)還原法制備的原粉，其性能依然無法滿足晶硅太陽能電池銀漿用銀粉的應(yīng)用要求。首先，由于銀粉的小尺寸、表面能高等特點(diǎn)導(dǎo)致干燥時(shí)顆粒之間極易發(fā)生團(tuán)聚，團(tuán)聚后又很難用機(jī)械的方法打開，導(dǎo)致分散性差，嚴(yán)重影響銀粉的物理特性和功能。
更為關(guān)鍵的是，未經(jīng)后處理的銀粉顆粒在載體中極易產(chǎn)生軟團(tuán)聚現(xiàn)象，從而降低漿料的分散性、穩(wěn)定性、絲網(wǎng)印刷流變特性、成膜及固化性能，同時(shí)對(duì)導(dǎo)電銀漿的性能、存儲(chǔ)產(chǎn)生不利影響。
因此，對(duì)所制備銀粉進(jìn)行后處理是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的關(guān)鍵步驟，其中銀粉后處理方法主要包括銀粉的表面改性。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)銀粉的表面改性的研究還不夠系統(tǒng)，僅有少數(shù)銀粉生產(chǎn)商掌握相關(guān)技術(shù)，這造成銀粉及銀漿價(jià)格居高不下，嚴(yán)重影響了晶硅太陽能電池的進(jìn)一步發(fā)展。
銀粉的表面改性方法主要有以下幾種。
有機(jī)包覆法
有機(jī)包覆法是指通過特定有機(jī)表面改性劑對(duì)銀粉進(jìn)行表面包覆、修飾的改性方法，通過有機(jī)物與粉體表面發(fā)生吸附或者化學(xué)反應(yīng)，從而使粉體表面接枝上有機(jī)物，即超細(xì)銀粉由原來的親水性改性為疏水性，增強(qiáng)溶劑對(duì)粉末粒子的潤(rùn)濕性，使其所配制漿料具有良好的印刷性和流平性。此外，通過增加極性基團(tuán)可有效降低銀粉的表面能，增強(qiáng)銀粉顆粒間的靜電位阻作用，提高漿料的分散穩(wěn)定性，達(dá)到抗沉降作用。
有機(jī)包覆改性的一般工藝步驟是將有機(jī)改性劑與粉體混合，攪拌一段時(shí)間后分離、洗滌、干燥而成。這種改性方法操作簡(jiǎn)便，改性效率高，適用于微米、亞微米、納米的類球狀或片狀銀粉。
在晶硅太陽能電極銀漿用銀粉的有機(jī)包覆改性中，其有機(jī)包覆劑種類的選擇至關(guān)重要。一般來說，有機(jī)改性劑最重要的特點(diǎn)是頭部基團(tuán)的電性、分子鏈長(zhǎng)及尺寸，這些特性會(huì)影響到銀粉的表面包裹效果、疏水性及與漿料中有機(jī)載體之間的相容性等性質(zhì)。
此外，在實(shí)際應(yīng)用中，表面活性劑的水溶性或油溶性的大小對(duì)于合理選擇表面活性劑也是一個(gè)重要的依據(jù)，通常用于銀粉表面化學(xué)改性的改性劑主要有有機(jī)酸、脂肪胺或醇胺、脂類化合物、偶聯(lián)劑以及醇或醚類長(zhǎng)鏈有機(jī)物等。
為了提高導(dǎo)電銀漿的綜合性能和適用性，在對(duì)銀粉進(jìn)行表面改性中，有機(jī)酸、有機(jī)胺及脂類化合物常常配合使用。
機(jī)械復(fù)合法
機(jī)械復(fù)合法就是利用機(jī)械物理手段，將銀粉進(jìn)行打磨、破碎處理，得到特定表面形貌或結(jié)構(gòu)的銀粉，同時(shí)在機(jī)械處理過程中，為了增強(qiáng)銀粉分散性和表面化學(xué)特性，常常加入有機(jī)物作為表面改性助劑。
機(jī)械復(fù)合法具有效率高、成本低，工藝步驟簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。其中，球磨法和氣流破碎法是在銀粉表面改性中最常用的方法。
球磨法是指通過球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)使硬球(氧化鋯球或瑪瑙球等)對(duì)粉體進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、擠壓和研磨，該方法能明顯細(xì)化晶粒，增強(qiáng)燒結(jié)活性，但該方法的擠壓和研磨特點(diǎn)，會(huì)破壞類球形銀粉的球形結(jié)構(gòu)，因此一般適用于片狀銀粉的制備及改性。
氣流粉碎法是一種在高壓氣流作用下，帶動(dòng)粉體在粉碎倉內(nèi)做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使得顆粒之間以及顆粒與固定板面之間產(chǎn)生相互沖擊、碰撞和磨擦，從而達(dá)到粉碎、分散及改善球形度的目的，該方法無需額外引入助劑，處理后的粉體表面光滑，分散均勻，而且無雜質(zhì)引入。相比于球磨法，氣流粉碎法更適用于類球形粉體的表面處理，因?yàn)樗鼘?duì)粉體的結(jié)構(gòu)和形貌影響較小，且不會(huì)使銀粉產(chǎn)生團(tuán)聚，處理效率也更高，是晶硅太陽能電極銀漿用銀粉最常用的表面機(jī)械改性方法。
使用螺旋噴射磨機(jī)研磨的銀粉的SEM圖像
表面包裹粒子法
隨著TOPCon和HJT等新型高效電池技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)晶硅太陽能電池的燒結(jié)工藝，要求銀粉在更低溫度下具有更高的燒結(jié)活性。目前，常用的解決方法是選用亞微米銀粉和片狀銀粉作為導(dǎo)電填料。
此外，還有研究提出將納米銀粉和微米銀粉進(jìn)行復(fù)合，尤其是將納米銀粉復(fù)合在微米銀粉的表面，從微觀結(jié)構(gòu)上可以保障納米和微米銀粉的均勻混合，更重要的是可以賦予微米銀粉一個(gè)全新的納米表面結(jié)構(gòu)，使微米銀粉同時(shí)具備高導(dǎo)電性和高燒結(jié)活性的性能特征。目前最常用的表面包裹納米粒子的改性方法有物理法(機(jī)械包裹法)和化學(xué)法(原位生成粒子法)。
機(jī)械包裹法是指在機(jī)械強(qiáng)烈攪拌或高速氣流沖擊下，將納米和微米銀粉顆�；旌希诡w粒之間相互撞擊、研磨及擠壓，最終實(shí)現(xiàn)將納米銀顆粒包裹或嵌入微米銀粉的表面或空隙中。機(jī)械包裹法的特點(diǎn)是無需助劑，操作簡(jiǎn)單，無污染，但需要預(yù)先分別制備出分散性較好，能滿足性能要求的納米銀粉和微米銀粉，特別是對(duì)納米銀粉分散性要求較高，因?yàn)槠渚恍院头稚⑿詴?huì)制約表面包裹改性的均勻性和一致性；此外，用到的改性設(shè)備，通常需要一套較復(fù)雜的系統(tǒng)裝置，會(huì)增加額外的成本壓力。
原位生成粒子法是指在微米或亞微米銀粉表面通過化學(xué)還原原位生成銀納米粒子，使導(dǎo)電填料成為一個(gè)復(fù)合體系，這種由具有表面納米結(jié)構(gòu)的微米顆粒組成的導(dǎo)電體系可在低溫?zé)Y(jié)后增加導(dǎo)電顆粒之間的接觸性，從而構(gòu)成更加完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性能。
原位生成粒子法相較于機(jī)械包裹法，顆粒表面包裹得更均勻，分散性更好，但原位生成粒子法工藝步驟更為復(fù)雜，其控制技術(shù)難度較高，距離工業(yè)化制備還存較大技術(shù)差距。
資料來源：
毛華明等：晶硅太陽能電極銀漿用銀粉的后處理方法綜述，稀貴金屬綜合利用新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
