太陽能電池用低溫固化銀漿的制備及性能研究

【摘要】：摘要：低溫固化型導(dǎo)電銀漿是一種特殊添加型導(dǎo)體漿料,一般由基體樹脂粘結(jié)相、導(dǎo)電功能相、有機(jī)溶劑及其他助劑組成,其優(yōu)良的電性能以及在較低溫度下固化的特點適用于HIT太陽能電池的正面和背面的電極。本文以低溫固化型導(dǎo)電漿料的原料制備和固化工藝為研究對象,主要內(nèi)容包括微細(xì)銀粉的制備、片狀銀粉的化學(xué)還原-機(jī)械球磨法制備和理論探討、環(huán)氧樹脂的固化工藝參數(shù)的優(yōu)化以及漿料的合成和性能檢測,同時研究漿料各組分對導(dǎo)電性能的影響,研究結(jié)果如下： (1)以保護(hù)劑(PVP)+表面活性劑(吐溫-80)為二元分散體系制備微細(xì)球形銀粉,PVP能與Ag+形成配合物促進(jìn)形核,吐溫-80分子通過吸附作用抑制晶核過快生長,二元分散體系能夠在空間和時間上產(chǎn)生協(xié)同作用,有效加強(qiáng)空間位阻效應(yīng)；同時改變還原液和銀液的PH,銀粒子粒徑降低的速度更快更均勻,可以有效控制銀粉的粒徑。反應(yīng)體系的最佳PH為5。調(diào)節(jié)PVP和吐溫-80的配比和用量,當(dāng)m(吐溫-80+PVP)/m(AgNO3)為0.03時制備的銀粉分散性良好,平均粒徑為1.25μm,振實密度達(dá)4.6g/cm3,XRD結(jié)果表明銀粉具有很高的純度。 (2)球狀銀粉相比于樹枝狀銀粉和類球狀銀粉球磨效果更好,在制備工藝上更容易控制,有利于片狀銀粉的制備。HLB值小的表面活性劑與HLB值大的表面活性劑混合使用后,彼此的親水基團(tuán)和親油基團(tuán)相互配合,分散作用增強(qiáng),保護(hù)效果較好,本文選取司盤-80和吐溫-80復(fù)配使用,當(dāng)復(fù)合表面活性劑體系的HLB值為6時,體系的分散和保護(hù)作用最佳,銀粉的松裝密度低至1.65g/cm3,比表面積為2.85m2/g,從SEM圖片可看出銀粉徑厚比較高,成片性較好,銀粉的片徑均勻。 (3)采用差示掃描量熱DSC法研究了雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51固化工藝,從熱力學(xué)角度對環(huán)氧樹脂的固化度進(jìn)行分析,最終確定最佳固化劑用量為8wt%；對不同升溫速率下環(huán)氧樹脂固化過程的特征溫度進(jìn)行先行擬合,采用外推法求得固化體系的等溫固化溫度,并確定最佳固化溫度確定為160℃。 (4)將片狀銀粉配制成低溫固化型導(dǎo)電漿料,探索了環(huán)氧樹脂E-51/QNP1固化劑體系條件下的最佳固化工藝,在固化溫度160℃,固化時間25±1min條件下銀片的相互搭界到了比較好的程度,形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),電阻率為3.2×10-4Ω·cm,潛伏期為20-30天,電性能滿足HIT太陽能電池應(yīng)用要求。全文 【關(guān)鍵詞】：球狀銀粉 片狀銀粉 低溫固化 電性能
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 光生伏特效應(yīng)10-11
• 1.1.1 太陽能電池工作原理10-11
• 1.1.2 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11
• 1.2 本征異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HIT)11-12
• 1.3 硅太陽能電池的性能參數(shù)12-14
• 1.4 銀粉的制備技術(shù)14-18
• 1.4.1 機(jī)械球磨法14
• 1.4.2 機(jī)械球磨法粉碎機(jī)理分析14-17
• 1.4.2.1 粒子的粉碎速度15
• 1.4.2.2 沖擊粉碎15-16
• 1.4.2.3 擠壓剪切作用16-17
• 1.4.3 化學(xué)還原法17
• 1.4.4 化學(xué)還原法反應(yīng)原理17-18
• 1.5 導(dǎo)電漿料簡介18-21
• 1.5.1 低溫固化型導(dǎo)電漿料18-20
• 1.5.2 低溫固化型導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電原理20-21
• 1.6 本論文的研究目的和意義21-22
• 1.7 本論文的研究內(nèi)容22-24
• 2 實驗部分24-29
• 2.1 試劑與設(shè)備24-25
• 2.1.1 主要實驗試劑24
• 2.1.2 實驗設(shè)備24-25
• 2.2 實驗內(nèi)容25-27
• 2.2.1 化學(xué)還原法制備球狀微細(xì)銀粉工藝流程圖25
• 2.2.2 片銀制備工藝的改進(jìn)研究25-26
• 2.2.3 環(huán)氧樹脂的固化26
• 2.2.4 低溫固化導(dǎo)電漿料的制備26-27
• 2.3 性能檢測27-29
• 2.3.1 表面形貌觀察27
• 2.3.2 X射線衍射測試27-28
• 2.3.3 銀粉的粒徑測試28
• 2.3.4 差示掃描量熱(DSC)測試28
• 2.3.5 漿料粘度測試28
• 2.3.6 漿料附著力測試28
• 2.3.7 漿料導(dǎo)電性能測試28-29
• 3 球狀銀粉的制備29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 二元分散體系的分散機(jī)理29-31
• 3.3 m(吐溫-80)/m(PVP)對銀粉形貌和振實密度的影響31-36
• 3.3.1 吐溫-80和PVP作為單分散劑制備銀粉31-32
• 3.3.2 pH值對銀粉粒徑的影響32-33
• 3.3.3 PVP保護(hù)劑+吐溫-80表面活性劑制備微米銀粉33-34
• 3.3.4 m(吐溫-80)/m(PVP)對銀粉振實密度的影響34-36
• 3.4 XRD分析36
• 3.5 本章結(jié)論36-38
• 4 片狀銀粉的制備38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 球磨參數(shù)的選擇38-39
• 4.2.1 填充系數(shù)的確定38
• 4.2.2 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇38-39
• 4.2.3 磨球種類、球徑以及磨球級配的選擇39
• 4.2.4 球料比選擇39
• 4.3 球磨助劑的選擇39-40
• 4.3.1 球磨介質(zhì)40
• 4.3.2 表面活性劑40
• 4.4 片狀銀粉制備工藝優(yōu)化40-46
• 4.4.0 球磨時間對片狀銀粉松裝密度的影響40-41
• 4.4.1 原料銀粉形貌對片狀銀粉性能的影響41-43
• 4.4.1.1 不同形貌銀粉的制備41-42
• 4.4.1.2 銀粉形貌對片狀銀粉性能的影響42-43
• 4.4.2 表面活性劑對片狀銀粉性能的影響43-46
• 4.4.2.1 表面活性劑的確定43-45
• 4.4.2.2 復(fù)合表面活性劑對片狀銀粉性能的影響45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 5 低溫固化型導(dǎo)電漿料的制備及固化工藝優(yōu)化48-60
• 5.1 引言48
• 5.2 環(huán)氧樹脂的固化工藝研究48-54
• 5.2.1 環(huán)氧樹脂的選擇48-49
• 5.2.2 固化劑的選擇49-50
• 5.2.3 環(huán)氧樹脂的固化工藝優(yōu)化50-54
• 5.2.3.1 E-51環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)原理50-51
• 5.2.3.2 E-51/QNP1體系的固化工藝優(yōu)化51-54
• 5.3 低溫固化漿料的制備及性能檢測54-55
• 5.3.1 低溫固化導(dǎo)電銀漿的配方設(shè)計54
• 5.3.2 低溫固化導(dǎo)電銀漿的配制過程54-55
• 5.4 低溫固化導(dǎo)電銀漿性能測試55-58
• 5.4.1 片狀銀粉含量對漿料電性能的影響55-56
• 5.4.2 E-51/QNP1固化體系有機(jī)載體含量對漿料電性能的影響56
• 5.4.3 固化時間的優(yōu)化與潛伏期特性56-58
• 5.4.3.1 低溫固化漿料固化時間的確定57
• 5.4.3.2 低溫固化漿料的潛伏期57-58
• 5.5 低溫固化銀漿的技術(shù)指標(biāo)58-59
• 5.6 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果目錄67-68
• 致謝68

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