以下是关于光伏银粉及其在光伏银浆研发和生产中设计的介绍:
银粉形状、形貌、尺寸设计
- 形状:
正面银浆通常采用球形银粉,流动性好,可使银浆更好地通过正极细栅线,形成清晰、均匀的主栅和细栅线条。背面银浆一般用片状银粉,在银浆中的接触面积大,能在降低银浆银含量和涂层厚度的同时保持良好的导电性。
球形银粉流动性和分散性好,可使银浆印刷性能佳,利于形成均匀电极;片状银粉能相互搭接形成良好导电网络,提高导电性,但流动性稍差,常将二者按一定比例混合使用。
- 形貌:
应尽量保证银粉形貌规则、表面光滑,粒径分布均匀,这样有利于提高银浆的稳定性、均匀性和一致性,确保印刷质量和烧结性能。
表面光滑的银粉可减少接触电阻,提高导电性;具有多孔或树枝状等特殊形貌的银粉,比表面积大,烧结活性高,能在较低温度下烧结,可提高光电转换效率。
- 尺寸:
对于主栅,可采用稍大粒径的银粉,有助于降低电阻,提高电流收集效率;对于细栅,一般采用较小粒径的银粉,能更好地通过精细网版,形成精细、均匀的细栅线条。实际生产中通常将不同粒径的银粉混合使用,大粒径与小粒径银颗粒互相填充,保证充分的接触面积,提升银浆的致密性和导电性。
粒径一般在0.5-2.0μm。较小粒径可增加比表面积和烧结活性,但易团聚;较大粒径能降低电阻,但会使银浆印刷的精细度下降,可根据不同电池技术和工艺需求调整。
性能要求
- 高纯度:纯度一般要求达到99.99%及以上,减少杂质对电池性能的负面影响,保证光伏电池的转换效率和使用寿命。
- 良好导电性:能有效降低电极电阻,提高电池的光电转换效率和输出功率。确保光伏电池产生的电流快速有效导出,提高发电效率。
- 优异烧结性能:在特定的烧结温度和时间条件下,银粉能快速融合,形成致密、导电性能良好的电极结构。在较低温度和较短时间内完成烧结,与硅片形成良好欧姆接触,且烧结后电极结构稳定。
- 较强附着力:烧结后与硅片有足够的附着力,确保电极在电池工作和后续加工过程中不易脱落。
- 抗腐蚀性能:在户外复杂环境中抵抗酸碱、水汽等侵蚀,保证电池长期稳定工作。
- 良好分散性:在有机载体中能均匀分散,防止团聚,保证银浆的稳定性和印刷性能。
特性
- 粒径均匀:可使银粉在导电基材上分布更均匀,提高电极的导电性能和光电转换效率,减少烧结团聚。
- 振实密度高:有利于提高银浆中银粉的填充率,减少有机载体用量,提高电极导电性。
- 比表面积大:纳米级银粉比表面积大,能增加与其他材料的接触面积,增强导电性能和反应活性。但过大易团聚;适中的比表面积可兼顾烧结性能和分散性。
- 化学稳定性较好:在储存和使用过程中,不易被氧化、腐蚀,保持性能稳定。不过在一些环境下仍需添加抗氧化剂等保护。
筛选合理比例银粉的方法
- 理论计算:根据电极的设计要求、银浆的配方以及银粉的性能参数,通过理论计算初步确定不同粒径、形状银粉的比例范围。
- 实验测试:进行一系列实验,制备不同银粉比例的银浆,测试其印刷性能、烧结性能、导电性能、附着力等,筛选出性能最优的银粉比例。
- 模拟分析:利用计算机模拟软件,对银粉在银浆中的分布、烧结过程中的变化等进行模拟分析,辅助确定合理的银粉比例。
- 粒度分析:用激光粒度分析仪等测粒径分布,选符合电池工艺要求粒径范围和分布的银粉。
- 形貌观察:通过扫描电子显微镜等观察形状和形貌,确保其规则、均匀,按比例混合不同形状和形貌银粉。
光伏银粉厂家
- 国外:日本的DOWA公司、美国的AMES公司。
- 国内:苏州思美特、中船重工712所、山东建邦、宁波晶鑫、苏州银润、贝特利、博迁新材、江苏连银、广东羚光、常德国银新材。
性能发展趋势
- 纳米化:纳米级银粉可提高比表面积和导电性能,提升电池转换效率。
- 表面改性:通过表面改性技术,进一步改善银粉的分散性、附着力和抗氧化性等性能。
- 低银化或无银化:开发低银含量或无银的环保型银粉或银包铜粉等替代材料,降低成本,同时满足环保要求。
- 更高导电性:开发新制备工艺和表面处理技术,进一步降低电阻,提高光电转换效率。
- 更低烧结温度:满足新型电池技术对低温工艺的要求,减少能耗和对电池材料的损伤。
- 更好的稳定性:提高抗腐蚀、抗老化性能,适应更复杂恶劣的应用环境,延长电池使用寿命。
- 与新型电池技术的适配性:针对TOPCon、HJT等新型电池的结构和工艺特点,开发专用的高性能银粉。
来源:光生伏特、网络
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