1、導(dǎo)電銀漿技術(shù)分析1 .基本信息：組成：導(dǎo)電相銀粉、無機(jī)粘結(jié)劑玻璃料、有機(jī)載體及改善電池性能的微量添加劑組成，其中有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑和有機(jī)樹脂，它通過絲網(wǎng)印刷或其他噴涂技術(shù)將其承印在基底表面，干燥成膜后形成電極。要求：穩(wěn)定良好的銀-硅歐姆接觸；高導(dǎo)電率較低成本；良好的焊接性、附著力、印刷性能以及適宜大規(guī)模生產(chǎn)的工藝性。與硅片連接牢固，對(duì)酸堿、水汽等的侵蝕有一定抵抗力。這些都對(duì)光伏電池的效率產(chǎn)生不同程度的影響。差別：銀漿主要原料的一個(gè)成分搭配比率，每個(gè)銀漿企業(yè)都不一樣，這個(gè)配方是每個(gè)企業(yè)核心技術(shù)秘密之一。另外，因?yàn)榧夹g(shù)實(shí)力與技術(shù)路線不一樣，有些企業(yè)的銀漿產(chǎn)品穩(wěn)定性最優(yōu)，有些是焊接性最優(yōu)，有些企業(yè)

2、的產(chǎn)品雖然沒有突出表現(xiàn)但各方面都比較均衡。效果：高性能光伏銀漿不僅穿透力強(qiáng)、印刷性能好，能使電池表面的柵線達(dá)到更好的高寬比，減少電池表面的遮光面積，還可以降低電池內(nèi)部串聯(lián)電阻，減少先生電流的內(nèi)部功率損耗，有效提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2 .材料信息：1 .銀微粒的含量：金屬銀的微粒是導(dǎo)電銀漿的主要成份。金屬銀在漿料中的含量直接與導(dǎo)電性能有關(guān)。從某種意義上講，銀的含量高，對(duì)提高它的導(dǎo)電性是有益的，但當(dāng)它的含量超過臨界體積濃度時(shí)，其導(dǎo)電性并不能提高。一般含銀量在8090%（重量比）時(shí)，導(dǎo)電量已達(dá)最高值，當(dāng)含量繼續(xù)增加，電性不再提高，電阻值呈上升趨勢；當(dāng)含量低于60%時(shí)，電阻的變化不穩(wěn)定。在具體應(yīng)

3、用中，銀漿中銀微粒含量既要考慮到穩(wěn)定的阻值，還要受固化特性、粘接強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等因素制約，如銀微粒含量過高，被連結(jié)樹脂所裹覆的幾率低，固化成膜后銀導(dǎo)體的粘接力下降，有銀粒脫落的危險(xiǎn)。故此，銀漿中的銀的含量在6070%是適宜的。2 .銀微粒的大?。恒y微粒的大小與銀漿的導(dǎo)電性能有關(guān)。在相同的體積下，微粒大，微粒間的接觸幾率偏低，并留有較大的空間，被非導(dǎo)體的樹脂所占據(jù)，從而對(duì)導(dǎo)體微粒形成阻隔，導(dǎo)電性能下降。反之，細(xì)小微粒的接觸幾率提高，導(dǎo)電性能得到改善。微粒的大小對(duì)導(dǎo)電性的影響，從上述情況來看，只是一種相對(duì)的關(guān)系。由于受加工條件和絲網(wǎng)印刷方式的影響，既要滿足微粒順利通過絲網(wǎng)的網(wǎng)孔，又要符合銀微粒加工的

4、條件，能使導(dǎo)電微粒順利通過網(wǎng)孔，密集地沉積在承印物上，構(gòu)成飽滿的導(dǎo)電圖形。3彳散粒的形狀：銀微粒的形狀與導(dǎo)電性能的關(guān)系十分密切。對(duì)于形狀需要綜合考量來選用。(1)圖：粉末的表觀形態(tài)及特征參數(shù)分析：1#和2#的小于1um的成份大致相當(dāng),而3#小于1um的成份只有1#或2#一半，P-1#和P-2#小于1um的成份極少。(2)圖：幾種不同粒度銀粉的比較分析：顯示了粒度大小的順序:即P-2#>P-1#>3#>2#>1#,幾種銀粉所制電池片的轉(zhuǎn)換效率和接觸電阻的比較6.5101114.5140.370.30.60.931.1102468101214161#2#3#P-1#P-2#

5、轉(zhuǎn)換效率/%00.20.40.60.811.2接觸電阻/Q粒徑：小粒徑：大在實(shí)際燒結(jié)中，爐子溫度會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，因此細(xì)顆粒如納米或者接近于納米粒度范圍的銀粒子會(huì)熔化。因而，銀粉在一定的粒度范圍內(nèi)，即在可熔化的粒度范圍之上，有利于電池片的轉(zhuǎn)換效率的提高。比較1#銀粉和2#銀粉可知，雖然粒度分布很接近，但2#銀粉比1#銀粉的轉(zhuǎn)換效率高而接觸電阻卻較低，這可以說明在相同的粒度范圍內(nèi)，銀粉以亞球形比混合型好。相比P-1#和P-2#銀粉，銀粉粒度增大，但電池片轉(zhuǎn)換效率反而下降，且接觸電阻增大。說明銀粉的粒度分布大于納米范圍，較細(xì)的顆粒有利于轉(zhuǎn)換效提高。4 .玻璃粉：兩個(gè)作用。一，腐蝕晶硅，通過腐蝕SiNx,

6、形成導(dǎo)電通道。二，在漿料-發(fā)射極界面間作為傳輸媒介。5 .粘合劑：粘合劑又稱結(jié)合劑，是導(dǎo)電銀漿中的成膜物質(zhì)。導(dǎo)電銀漿對(duì)結(jié)合劑樹脂的選擇，有多方面的考慮。不同結(jié)合劑的粘度、凝聚性、附著性、熱特性等有較大的差異。導(dǎo)電銀漿的制造者對(duì)于導(dǎo)電銀漿所作用的基材、固化條件、成膜物的理化特性都需要統(tǒng)籌兼顧。6 .溶劑：導(dǎo)電銀漿中的溶劑的作用：a、溶解樹脂，使導(dǎo)電微粒在聚合物中充分的分散；b、調(diào)整導(dǎo)電漿的粘度及粘度的穩(wěn)定性；c、決定干燥速度；d、改善基材的表面狀態(tài)，使?jié){料與基體有很好的密著性能。導(dǎo)電銀漿中的溶劑的溶解度與極性，是選擇溶劑的重要參數(shù)，這是由于溶劑對(duì)印刷適性與基材的結(jié)合固化都有較大的影響。止匕外，溶

7、劑沸點(diǎn)的高低、飽和蒸氣壓的大小、對(duì)人體有無毒性，都是應(yīng)該考慮的因素。溶劑的沸點(diǎn)與飽和氣壓對(duì)印料的穩(wěn)定性與操作的持久性關(guān)系重大；對(duì)加熱固化的溫度、速率都有決定性的影響。一般都選用高沸點(diǎn)的溶劑，常用的有BCA（丁基溶酊乙酸酯卜二乙二醇丁醴醋酸酯、二甘醇乙醴醋酸酯、異佛爾酮等。7 .助劑：導(dǎo)電銀漿中的助劑主要是指導(dǎo)電銀漿的分散劑、流平劑、金屬微粒的防氧劑、穩(wěn)定劑等。助劑的加入會(huì)對(duì)導(dǎo)電性能產(chǎn)生不良的影響，只有在權(quán)衡利弊的情況下適宜地、選擇性地加入。導(dǎo)電銀漿按燒結(jié)溫度不同，分為高溫銀漿，中溫銀漿和低溫銀漿。其中高中溫?zé)Y(jié)型銀漿主要用在太陽能電池，壓電陶瓷等方面。低溫銀漿主要用在薄膜開關(guān)及鍵盤線路上面。三

8、漿料成分對(duì)漿料電性能的影響當(dāng)玻璃粉含量不變時(shí)，電阻率在一定范圍內(nèi)隨著銀粉的含量逐漸增加而降低。當(dāng)銀粉含量過大時(shí)，電阻率反而升高。因?yàn)殂y粉含量過大，玻璃粉含量不變，即漿料的固體含量過大，有機(jī)載體含量過低，那么漿料的黏度過大，流平性差，絲網(wǎng)印刷時(shí)，不易形成連續(xù)致密的銀膜，故電阻率過大。當(dāng)銀粉含量不變時(shí)，電阻率在一定范圍內(nèi)隨著玻璃粉含量的逐漸增加，電阻率逐漸升高，導(dǎo)電性能越差。在漿料燒結(jié)過程中，隨著溫度升高，玻璃粉熔融，由于毛細(xì)作用浸潤并包裹銀顆粒，銀粉以銀離子的形式溶解在熔融的玻璃相。當(dāng)漿料中的玻璃粉含量很少時(shí)，銀粉由于缺少液相而不能鋪展在基板上，銀粒子傾向于沿垂直方向生長，導(dǎo)致銀粒子之間的接觸變

9、差。當(dāng)玻璃粉含量增加到某一值時(shí)，玻璃粉能夠有效潤濕銀粉，使銀粉充分鋪展在基板上，銀粒子沿水平方向生長，銀粒子的接觸更加緊密，能夠有效形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)玻璃粉含量繼續(xù)增加，多余的玻璃粉就會(huì)聚集在表面上，導(dǎo)致電性能下降，電阻率增加。同時(shí)，當(dāng)玻璃粉含量過高時(shí)，有機(jī)載體的含量就越低，有機(jī)載體的含量直接影響到漿料的黏度，有機(jī)載體的含量越低，漿料的黏度越高，在印刷的過程中，漿料的流平性很差，不利于漿料分布均勻，銀粉與玻璃粉容易成團(tuán)聚態(tài)。表：不同配方的漿料及編號(hào)圖不同配方漿料的燒結(jié)銀膜表面電阻率結(jié)論：#9漿料燒結(jié)制備的燒結(jié)銀膜表面電阻率為1.558X10-3Qcm,最低，四.保溫時(shí)間對(duì)電阻率的影響燒結(jié)峰值溫度

10、為580C,保溫時(shí)間為2,5,10,15,20和30min燒結(jié)成膜，測得燒結(jié)銀膜電阻率，如圖所示。由圖可知，保溫時(shí)間為5min時(shí)電阻率最低，導(dǎo)電性能最好。因?yàn)楫?dāng)燒結(jié)保溫時(shí)間低于5min時(shí)，玻璃粉受熱時(shí)間不夠充分，不能完全軟化鋪展，銀粉無法在玻璃粉的包裹下形成良好致密的銀膜，不易形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，故電阻率稍高，導(dǎo)電性能較差。當(dāng)保溫時(shí)間為5mi以上時(shí)，隨著時(shí)間的增加，電阻率明顯升高，銀膜導(dǎo)電性能降低。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是當(dāng)保溫時(shí)間過長時(shí)，玻璃粉過早進(jìn)入軟化狀態(tài)，并且長時(shí)間的軟化態(tài)玻璃會(huì)沉積于基板與銀膜之間，而與銀膜中的銀粒子相脫離，導(dǎo)致銀膜出現(xiàn)大量空洞，電阻率升高，導(dǎo)電性能較差蹬。長時(shí)間較高溫度

11、的保溫會(huì)導(dǎo)致銀膜的氧化，這也是導(dǎo)致電阻率升高，導(dǎo)電性能降低的原因。保溫時(shí)間與電阻率的關(guān)系曲線五.燒結(jié)峰值溫度對(duì)電阻率的影響升溫速率10c/min,達(dá)到峰值溫度后保溫5min,根據(jù)漿料燒結(jié)峰值溫度540640C,設(shè)計(jì)了燒結(jié)峰值溫度為540,560,580,600,620和640c6組實(shí)驗(yàn)方案，燒結(jié)成銀膜，測得所燒結(jié)銀膜電阻率如圖所示。并對(duì)燒結(jié)樣品做了SEMI察，如圖所示。燒結(jié)峰值溫度與電阻率的關(guān)系曲線當(dāng)燒結(jié)峰值溫度為580c時(shí)，漿料燒結(jié)銀膜的電阻率最低。此時(shí)，玻璃粉包裹銀粒子呈均勻鋪展，形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，銀膜致密，空洞少，導(dǎo)電性能良好。當(dāng)玻璃粉加熱到接近析晶起始溫度時(shí)，玻璃就有析晶的趨勢。根據(jù)晶體形核長大原理，當(dāng)玻璃中出現(xiàn)晶核時(shí)，較長的保溫時(shí)間和過高的燒結(jié)峰值溫度都會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)玻璃粉相變析晶。由于晶體不具備玻璃相的黏度和潤濕性，所以當(dāng)漿料在燒結(jié)過程中析出晶體時(shí)，晶體將無法軟化鋪展。此時(shí)的燒結(jié)膜將出現(xiàn)大量孔洞，導(dǎo)電性能差，附著力低。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為防止玻璃粉在漿料燒結(jié)中析晶而影響成膜