一种高比表、高活性银粉及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及正银浆料技术领域，尤其涉及一种高比表、高活性银粉及其制备方法与应用。

背景技术

正银浆料是生产晶硅太阳能电池的关键材料之一，采用丝网印刷的方式将其印刷在硅基板上，通过高温烧结后形成电极。正银浆料中的导电相材料为银粉，其含量在80-90％，高温烧结时，银粉部分溶解在熔融的玻璃粉中，可使银电极与硅基板之间形成良好的欧姆接触。银粉的表面形貌、粒度及粒度分布、比表面积等参数，直接影响正银浆料烧结后电极的导电性和致密程度，进而影响太阳能电池的光电转化效率。因而，对银粉表面形貌进行改良，改善烧结性能，将有利于烧结出致密的银电极，提升太阳能电池的光电转化效率。

相关技术中，公开号为CN106041123A的中国专利公开了一种太阳能电池正银用高活性空心银粉及其制备方法，制备的银粉内部空心，一定程度上降低了烧结温度，但其采用纳米气泡为载体，在大规模生产中较难实现，限制了批量化生产应用，且其烧结活性仍有待提升。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种高比表、高活性银粉及其制备方法与应用，烧结活性高、比表面积高，经烧结后银电极致密度高。

为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种高比表、高活性银粉，其为表面具有不规则介孔结构的银粉，高比表、高活性银粉的比表面积为1.19-1.29m

第二方面，本申请提供一种高比表、高活性银粉的制备方法，包括如下步骤：

S1.将银源溶液及还原剂溶液滴加于分散剂溶液中，进行还原反应，得到银粉混悬液；

S2.调整银粉混悬液的pH值至3-5，加入沉淀剂搅拌反应后，再加入还原剂溶液，进行还原反应，得到混合物；

S3.在混合物中加入絮凝剂，絮凝分层后，过滤、洗涤、干燥，即得表面负载纳米层银粉。

优选的，步骤S1中，滴加的方式为双滴加方式。

优选的，步骤S1中，银源与还原剂的摩尔比为1:0.3-0.4。

优选的，，沉淀剂为碳酸钠、碳酸钾、草酸钾中的一种或几种。

优选的，步骤S2中，沉淀剂与银源的摩尔比为0.1-0.2:1。

优选的，步骤S2中的还原剂的摩尔量与步骤S1中银源的摩尔比为1-2：10。

优选的，步骤S1中，还原反应的温度为30-40℃。

优选的，步骤S1及步骤S2中还原剂的种类相同。

第三方面，本申请提供一种含有高比表、高活性银粉的正银浆料。

本申请的有益效果如下：本方案的高比表、高活性银粉具有大量的微介孔结构，比表面积高、烧结软化温度低，烧结活性高，与表面光滑的球形银粉相比，振实密度相当，且分散性能好；利用本方案的高比表、高活性银粉制备的正银浆料印刷性能好，且经烧结后得到的电极致密程度高；本方案制备高比表、高活性银粉的方法工艺简单、产量高、原料环保无刺激，适合大规模生产。

附图说明

图1为实施例1的SEM分析图；

图2为实施例2的SEM分析图；

图3为对比例1的SEM分析图；

图4为对比例2的SEM分析图；

图5为实施例1-2及对比例1的TMA曲线。

图6为实施例1与对比例1的银栅线烧结后图片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请提供本申请提供一种高比表、高活性银粉，其为表面具有不规则介孔结构的银粉，高比表、高活性银粉的比表面积为1.19-1.29m

本申请提供一种高比表、高活性银粉的制备方法，包括如下步骤：

S1.将银源溶液及还原剂溶液滴加于分散剂溶液中，进行还原反应，得到银粉混悬液；

S2.调整银粉混悬液的pH值至3-5，加入沉淀剂搅拌反应后，再加入还原剂溶液，进行还原反应，得到混合物；

S3.在混合物中加入絮凝剂，絮凝分层后，过滤、洗涤、干燥，即得表面负载纳米层银粉。

本方案中，步骤S1是通过湿法还原得到银粉，步骤S2是先调整pH后，再利用沉淀剂沉淀过量银离子，而后再加入新配置的还原剂继续进行还原反应，调整银粉表面形貌，使得银粉表面形成不规则介孔结构，且该方法制得的银粉具备较高的振实密度和较好的分散性能；步骤S2中，pH过酸则银离子无法沉淀，过碱则会生成小银颗粒，均不能形成本方案的高比表、高活性银粉的结构。

步骤S1中，滴加的方式为双滴加方式，双滴加方式相较于正向滴加或反向滴加而言，可提高产物的分散性能，粒度更为均匀。

步骤S1中，银源与还原剂的摩尔比为1:0.3-0.4，在该范围内反应结束后，余料银源或还原剂少，在一些实施例中，还原剂可以为抗坏血酸、甲醛、水合肼中的一种或几种，银源可以为硝酸银或其他可还原的银盐。

沉淀剂为碳酸钠、碳酸钾、草酸钾中的一种或几种，用于沉淀过量的银离子，步骤S2中，沉淀剂与银源的摩尔比为0.1-0.2:1，用量少了沉淀不完全，用量多了溶液的ph会发生变化。步骤S1及步骤S2中所用还原剂的摩尔量之和与所述银源的摩尔量的比值为0.5:1。

在一些实施例中，分散剂可以为阿拉伯树胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。

步骤S2中的还原剂的摩尔量与步骤S1中银源的摩尔比为1-2：10，用量少了还原不完全，多了则浪费，步骤S1及步骤S2中还原剂的种类相同。

步骤S1中，还原反应的温度为30-40℃，若反应温度过高，则制得的银粉粒径偏小。

本申请提供含有高比表、高活性银粉的正银浆料，印刷性能好，且经烧结后得到的电极致密程度高。

以下通过具体实施例对本方案进行进一步说明。

实施例1

一种高比表、高活性银粉的制备方法，包括如下步骤：

S1.将1L浓度为2mol/L硝酸银水溶液及1L浓度为0.8mol/L的抗坏血酸水溶液利用双滴加方式滴加于1L浓度为0.1mol/L的阿拉伯树胶水溶液中搅拌反应，滴加速度为50ml/min，搅拌速度为350rpm，反应温度为30℃，得到银粉混悬液；

S2.步骤S1滴加步骤结束后，加入氢氧化钠溶液调节反应体系pH至3，再加入100ml浓度为2mol/L的碳酸钠溶液，对反应体系中过量的银离子进行沉淀，搅拌10min后，再加入1L浓度为0.2mol/L的抗坏血酸水溶液，滴加速度为10ml/min，继续还原反应，得到混合物；

S3.在混合物中加入5ml质量分数为1％的聚丙烯酰胺溶液进行絮凝分层，过滤洗涤5次后干燥，即得表面负载纳米层银粉。

通过SEM进行表征分析，如图1所示，银粉表面存在大量的孔隙。振实密度6.39g/cm

实施例2

一种高比表、高活性银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，步骤S2中，pH为5，碳酸钠的加入量为200ml。

通过SEM进行表征分析，如图2所示，银粉表面存在大量的孔隙。振实密度6.40g/cm

实施例3

一种高比表、高活性银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，步骤S1中，抗坏血酸的浓度为0.6mol/L，步骤S2中，抗坏血酸浓度为0.4mol/L。通过SEM进行表征分析，银粉表面存在大量的孔隙。振实密度6.20g/cm

实施例4

一种高比表、高活性银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，pH为5。

实施例5

一种高比表、高活性银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，碳酸钠的加入量为200ml。通过SEM进行表征分析，银粉表面存在大量的孔隙。振实密度6.15g/cm

对比例1

一种银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，不包括步骤S2。

通过SEM进行表征分析，如图3所示，银粉表面光滑，振实密度6.43g/cm3，比表面积为0.51m

对比例2

一种银粉的制备方法，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，pH为2。

通过SEM进行表征分析，如图5所示，银粉表面光滑，振实密度6.39g/cm3，比表面积为0.52m

由以上结果可知，对比例1未经pH调节，且不经沉淀剂沉淀、还原剂再次还原，得不到如本方案中的表面具有不规则介孔结构的银粉，比表面积低，烧结活性低，而对比例2中pH范围未在本申请范围内，其制得的银粉表面也不具有不规则介孔结构的银粉，比表面积低，烧结活性低；如图6所示，为实施例1与对比例1的银栅线烧结后图片，本申请所制备的银粉，比表面积高、烧结活性高，利用本方案的高比表、高活性银粉制备的正银浆料印刷性能好，且经烧结后得到的电极致密程度高。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。