Con la escasez mundial de recursos y la atención prestada a la protección del medio ambiente, la energía solar ha recibido una amplia atención y utilización debido a sus ventajas de limpieza, seguridad y adecuación de recursos, de las cuales las células solares de silicio cristalino se han desarrollado más rápidamente.Pulpa de plataComo una de las materias primas extremadamente importantes en los módulos de células solares, se compone principalmente de polvo de plata, polvo de vidrio, portadores orgánicos y aditivos. La composición de la pulpa de plata afectará las propiedades mecánicas de la película de plata y la microestructura de la interfaz de contacto AG / Si. Entre ellos, el polvo de plata, como fase funcional conductora, su calidad de sinterización afecta directamente la salida de la corriente eléctrica y las propiedades físicas y mecánicas de la película de plata.
Polvo de plata enPulpa de plata conductora de células solaresRepresenta entre el 70% y el 90% de la masa y es un factor clave para determinar las propiedades de la pulpa de plata y la formación de electrodos de plata. El cable de rejilla positiva solar es muy estrecho, el tamaño de las partículas de plata es demasiado grande, no se puede pasar por la malla de alambre al imprimir, afectará el rendimiento eléctrico de la batería, el polvo de plata con pequeño tamaño de partícula es difícil de aumentar el contenido de plata de la pulpa de plata, y no es fácil de humedecer por el portador orgánico, lo que reduce la imprimibilidad, después de la sinterización, la película de plata tiene una gran contracción y poca densidad. En la actualidad, la pulpa de plata frontal de las células solares utiliza polvo de plata esférico ultrafino de grado micron / submicron. Sin embargo, en términos de morfología del polvo de plata, la resistencia al volumen del polvo de plata en forma de escamas de la misma calidad es menor que la resistencia al volumen del polvo de plata esférico, y el polvo de plata en forma de escamas está dispuesto en una estructura de escamas, con buena movilidad entre partículas, lo que es más propicio para la densidad de sinterización de la pulpa de plata y una mejor conductividad eléctrica. Yan fangcun y otros encontraron que la adición de polvo de plata en forma de escamas puede mejorar las propiedades eléctricas de la película de plata, y la resistencia cuadrada se reduce significativamente en comparación con el polvo de plata esférico. Lin Chen cree que el polvo de plata en forma de escamas puede reemplazar el polvo de plata esférico ultrafino esférico para preparar pulpa de plata, pegamento conductor, pulpa conductor a baja y media temperatura para células solares. Wei yanbiao y otros estudiaron el efecto del polvo de plata en forma de escamas en las propiedades de la pulpa de plata conductora sinterizada, y los resultados mostraron que la adición de una cantidad adecuada de polvo de plata en forma de escamas puede mejorar la adherencia en cierta medida. Por lo tanto, la adición de una cantidad adecuada de polvo de plata en forma de escamas al polvo de plata esférico ayuda a mejorar las propiedades de la pulpa de plata.
1.1 preparación de pulpa de plata conductora
Este experimento selecciona polvo de plata esférico, polvo de plata en forma de escamas, Polvo de vidrio sin plomo bi 2 o 3 - B 2 o 3 - sio 2 - al 2 o 3 y soporte orgánico del sistema de terpineol - etilcelulosa, mezclado y laminado para la preparación de células solares de 1 a 3 vecesPulpa de plata conductora. El tamaño de las partículas de polvo de plata y vidrio utilizadas se muestra en la tabla 1. La pulpa de plata se imprime en el sustrato de silicio a través de una malla de alambre de 300 mallas, se nivela naturalmente durante 5 a 10 minutos, se seca a 200 ° c, se aísla durante 5 a 15 minutos y finalmente se compacta a 850 ° C y se aísla durante 40 segundos para obtener la película de plata.
1.2 medición del rendimiento
La finura de la pulpa de plata se probó con un medidor de finura de raspador, la morfología de la muestra se observó con un SEM xl30esem - TMP y la resistencia cuadrada se determinó con la norma nacional GB / T 17473.3-2008.
2 resultados y discusión
2.1 influencia del tamaño de las partículas de polvo de plata en las propiedades de la película de plata
Se preparó mezclando polvo de plata esférico con un tamaño promedio de partícula de 0,1, 2 y 4 micras con polvo de vidrio del 5% y portador orgánico del 15%, respectivamente.Pulpa de plata conductoraY probar su resistencia cuadrada de película de plata.
Cuando el polvo de plata es polvo de plata esférico, con el aumento del tamaño promedio de las partículas del polvo de plata, la resistencia cuadrada de la película de plata conductora disminuye primero y luego aumenta. La resistencia de la película de plata se compone principalmente de tres partes: resistencia interna del polvo de plata, resistencia al túnel y resistencia al contacto del polvo de plata. bajo la misma cantidad de adición, el polvo de plata esférico con un tamaño promedio de partícula de 0,1 micras tiene un tamaño de partícula más pequeño, un área de contacto relativamente pequeña entre Las partículas de polvo de plata con un tamaño de partícula más pequeño, el recorrido de los electrones dentro de las partículas es corto y el número de túneles de los electrones aumenta significativamente, lo que resulta en una mayor resistencia al contacto y resistencia al túnel, por lo que la resistencia cuadrada es grande y la conductividad eléctrica es pobre. El polvo de plata esférico con un tamaño promedio de partícula de 2 micras tiene un tamaño de partícula moderado, la resistencia de contacto y la resistencia al túnel son pequeñas, por lo que el valor de resistencia cuadrada obtenido es pequeño y la conductividad eléctrica es buena. Sin embargo, cuando el tamaño medio de las partículas es de 4 micras de polvo de plata esférico, su resistencia cuadrada aumenta bruscamente, lo que puede deberse a que hay grandes y muchos huecos entre las partículas de plata debido al tamaño excesivo de las partículas, lo que no puede formar un contacto efectivo, lo que hace que el área de contacto sea más pequeña y la conductividad eléctrica sea peor.
Además,Pulpa de plataDurante el proceso de sinterización, la fase de vidrio con un punto de ablandamiento más bajo se derrite primero, y el líquido de vidrio se infiltra y envuelve las partículas de plata, dispersas y impulsadas para reordenar el polvo de plata. durante el proceso de enfriamiento, las partículas de plata se recristalizan en el sustrato de silicio, formando una densa red eléctrica para que La película de plata tenga una buena conductividad eléctrica. Cuando el tamaño de las partículas de plata seleccionadas es demasiado pequeño, una mayor energía superficial puede hacer que el polvo de plata se aglomere, lo que hace que el número de partículas de plata disueltas en el líquido de vidrio durante el proceso de sinterización sea menor y la plata recristalizada sea menor, lo que reduce la conductividad eléctrica de la película de plata. Sin embargo, si el tamaño de las partículas de plata seleccionadas es demasiado grande y las partículas de plata con gran tamaño de partícula no son fáciles de disolver en líquido de vidrio durante el proceso de sinterización con un tiempo muy corto, también reducirá el número de partículas recristalizadas y afectará la conductividad eléctrica de la película de plata. Por lo tanto, el tamaño de las partículas de polvo de plata debe controlarse en un rango adecuado para lograr un buen efecto de conducción eléctrica.
2.2 efectos del tamaño y la morfología de las partículas de polvo de plata Mixto en las propiedades de la película de plata
El tamaño de las partículas y la morfología del polvo de plata tienen un gran impacto en la conductividad eléctrica de la película de plata. se considera la mezcla de polvo de plata con diferentes tamaños y morfología de partículas para preparar la pulpa de plata, y se estudian los cambios en la conductividad eléctrica de la película de plata en diferentes formas combinadas.
Con el aumento del tamaño de las partículas esféricas de polvo de plata, la resistencia cuadrada de la película de plata después de la sinterización de la pulpa de plata a, la pulpa de plata B y la pulpa de plata C disminuyó primero y luego aumentó. Solo cuando el polvo de plata en forma de escamas y el polvo de plata esférico se encuentran en una combinación adecuada de tamaño de partícula, el contacto entre las partículas de fase conductora es más estrecho, formando una red conductora más densa, la resistencia cuadrada de la película de plata es menor y la conductividad eléctrica es mejor. Los resultados de la prueba de resistencia cuadrada de la pulpa de plata D y la pulpa de plata e mostraron que su resistencia cuadrada era mayor que la de la pulpa de plata B. Esto se debe principalmente a que la adición de plata en láminas hace que el contacto de las partículas de fase conductoras, además del contacto puntual entre bolas y bolas entre partículas de polvo de plata esféricas, también existe el contacto entre líneas y líneas o líneas y superficies entre partículas de polvo de plata en láminas, lo que aumenta el área de contacto efectiva de las partículas de fase conductoras; Y el polvo de plata esférico puede llenar eficazmente los huecos que aparecen cuando el polvo de plata en forma de escamas se superpone entre sí, lo que también mejorará la capacidad de conducción eléctrica.
En resumen, la conductividad eléctrica del tamaño B es mejor.Película de plataLa resistencia cuadrada es pequeña, la red de conducción formada es más densa y la conductividad eléctrica es mejor.
2.3 influencia del contenido de plata en polvo de plata en las propiedades de la película de plata
Debido a que la conductividad eléctrica de la película de plata es mejor cuando se agregan polvo de plata esférico y polvo de plata en forma de escamas de 2,0 micras, se selecciona una combinación de polvo de plata esférico y polvo de plata en forma de escamas con un tamaño de partícula de 2,0 micras para estudiar el efecto de los cambios en La cantidad relativa de adición de estos dos polvos de plata en la conductividad eléctrica de la película de plata.
Después de la sinterización, la resistencia cuadrada de la película de plata disminuyó primero y luego aumentó drásticamente con el aumento del contenido de plata de la película. Cuando todo el polvo de plata utilizado es polvo de plata esférico puro, la resistencia cuadrada es de 4,44 MWH / □; Con la adición de polvo de plata en forma de escamas, la resistencia cuadrada continúa disminuyendo. Cuando el contenido de polvo de plata en forma de escamas continúa aumentando al 50%, la resistencia cuadrada alcanza un valor mínimo de 3,92 MWH / □. Seguir aumentando el contenido de polvo de plata en forma de escamas, la resistencia cuadrada no aumentará bruscamente; Cuando el contenido de polvo de plata en forma de escamas es del 60%, el valor de resistencia cuadrada es de 4,69 MWH / □. Si se utilizan todos los polvos de plata en forma de escamas, su resistencia cuadrada es de 5,26 MWH / □.
A partir de los cambios en la resistencia cuadrada, se puede demostrar que la adición de polvo de plata en forma de escamas puede reducir significativamente la resistencia cuadrada. El contacto entre las partículas esféricas de polvo de plata es el contacto puntual entre la bola y la bola, mientras que el contacto entre las partículas esféricas de polvo de plata puede formar entre la línea y la línea o entre la línea y la superficie, lo que aumenta en gran medida el área de contacto efectiva de las partículas de fase conductoras; YPolvo de plata esféricoPuede llenar eficazmentePolvo de plata en forma de escamasLos huecos que aparecen cuando se superponen entre sí también aumentan la capacidad de conducción eléctrica. Cuando el contenido es adecuado, el contacto entre el polvo de plata esférico y el polvo de plata en forma de escamas es más estrecho y la red de conducción formada es más densa, logrando así el mejor efecto de conducción. La adición de polvo de plata en forma de escamas tiene un cierto rango, y no cuanto más, mejor. Debido a que el contenido de polvo de plata en forma de escamas es demasiado alto y el contenido de polvo de plata esférico es relativamente reducido, los huecos que aparecen cuando el polvo de plata en forma de escamas se superponen entre sí después de la sinterización no se pueden llenar eficazmente, la red eléctrica puede presentar fallas, la conexión entre las partículas No es lo suficientemente estrecha como para formar una red eléctrica densa. Además, el exceso de polvo de plata en forma de escamas empeorará la fluidez del tamaño, lo que afectará seriamente el efecto de impresión de malla del tamaño y, por lo tanto, la conductividad eléctrica de la película impresa.
Cuando la fracción de masa del polvo de plata en forma de escamas aumenta del 20% al 50%, a juzgar por la morfología de la película de plata después de la sinterización del tamaño, la morfología de la superficie de la película de plata no cambia significativamente, lo que puede formar una red eléctrica relativamente densa. A medida que aumenta el contenido de polvo de plata en forma de escamas, debido a que el polvo de plata en forma de escamas está dispuesto en la estructura de escamas en el tamaño, el contacto entre las partículas de plata en forma de escamas es el contacto entre línea y línea, línea y superficie o superficie a superficie, y el polvo de Plata esférico también puede servir como un puente entre el contacto entre la superficie de plata en forma de escamas, lo que hace que el área de contacto entre las partículas de plata sea mayor que el área de contacto del polvo de plata esférico puro, reduciendo así la resistencia cuadrada de la película de plata y mejorando la conductividad eléctrica. Cuando el contenido relativo del polvo de plata esférico y el polvo de plata en forma de escamas está dentro de un rango adecuado,Pulpa de plataLa fluidez es mejor, lo que aumentará la fluidez de las partículas, mejorará la capacidad de infiltración del sustrato de silicio, lo que hará que se extienda mejor sobre el sustrato de silicio, haciendo que la película de plata sinterizada sea más densa y mejorando la conductividad eléctrica. Por lo tanto, cuando el contenido de plata de la película es del 50%, la estructura de la red de conducción de la película de plata es la más densa en comparación, lo que puede obtener un valor de resistencia cuadrada más bajo, cuando la conductividad eléctrica de la película de plata es mejor. Cuando la concentración de polvo de plata en escamas supera el 60%, la resistencia cuadrada de la película de plata muestra una tendencia al alza brusca.
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