高分散亚微米银粉及其制备方法与流程

本发明涉及金属粉体制备，尤其涉及一种高分散亚微米银粉及其制备方法。

背景技术：

1、正面银浆是hjt太阳能电池中重要的金属化辅料，其中作为导电相的银粉占据浆料总重量90％以上，是浆料中最主要的成分。作为导电功能相的银粉，需同时具备球形度好、结晶度高、粒径分布窄、分散性好等特性，才能使其所配制的银浆具有优良的流平性、印刷性、填充性和烧结性等性能要求。目前现有技术中，银粉可通过表面改性剂对其表面进行包覆，来提高银粉的分散性、流动性、振实密度等指标；此外，通过粉体表面包覆也提升银粉与有机载体的润湿性、亲和性，降低浆料的粘度，提高银浆印刷性能，进而满足市场高光电转化效率的需求。

2、hjt太阳能电池所用的低温银浆主要使用微米级的片状银粉和球形银粉作为导电相。hjt银浆中银粉的主要连接方式是搭接，依靠银粉之间的搭接来形成导电网络进行导电。如果全部使用片状银粉，会由于片状银粉的相互堆积导致流动性变差，需要添加球形银粉起到填充孔隙改善流动性的效果。因此，要引入粒径更小的亚微米级银粉，能在银浆固化温度以下进行烧结来实现银粉之间的直接连接。

3、目前，市场上亚微米银粉粒径尺寸在0.8~1.2µm居多，这种大粒径会导致银粉的烧结性能下降，银浆电性能降低，最终影响太阳能电池的光电转化效率。此外，如果银粉粒径过小，尺寸在50~200nm，其银粉比表面积较大，吸油性增强，导致银浆粘度大，对电池片栅线印刷过程产生很大影响。例如，公开号为cn 116618675a的专利提供了一种用于异质结太阳能电池低温烧结银粉的制备方法。该专利通过先使用酸调节硝酸银溶液的ph，再选用甲醛为还原剂，制备出粒径在100~300nm的银粉。这种粒径的银粉还是有所欠缺；此外虽然其过程简单，但甲醛属于有毒有害物质，长时间使用会影响实验工作者的身体健康；更有甚者，其制备过程中快速注射浓度为26%的氨水，存在危险性。

4、有鉴于此，有必要设计一种高分散亚微米银粉及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高分散亚微米银粉及其制备方法，通过将制备出的粒径均一的银粉经过表面包覆处理后可配合下游的有机载体使用，提升银粉与有机载体的润湿性、亲和性，提高银浆印刷性能。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高分散亚微米银粉的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、分别配制晶核溶液、第二硝酸银溶液、还原剂溶液ⅰ、还原剂溶液ⅱ和分散剂溶液；

4、s2、在搅拌状态下，按第二预定配比，先将所述还原剂溶液ⅰ倒入所述分散剂溶液中，然后加入所述晶核溶液，充分混合后，再在搅拌状态下再加入所述第二硝酸银溶液和所述还原剂溶液ⅱ，制得产品a；

5、s3、在搅拌状态下，将絮凝剂加入到步骤s2所制备的所述产品a中，并搅拌至充分絮凝，待沉淀后，除去上清液，并对沉降的银粉进行洗涤；

6、s4、对步骤s3中经过洗涤的银粉进行表面包覆处理，再对处理后的银粉进行洗涤、干燥，打磨后，得到高分散亚微米银粉。

7、进一步地，步骤s1中，所述晶核溶液的制备过程为：在搅拌状态下，按第一预定配比将硼氢化钠溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液同时倒入第一硝酸银溶液中，再搅拌5~10min后，得到晶核溶液；所述第一硝酸银溶液的浓度为1.5~2g/l；第一预定配比为：所述硼氢化钠溶液中的硼氢化钠、聚乙烯吡咯烷酮和所述第一硝酸银溶液中的硝酸银的质量比为0.1~0.3:0.08~0.2:1。

8、进一步地，步骤s1中，所述还原剂溶液ⅰ与还原剂溶液ⅱ均为抗坏血酸溶液；所述分散剂溶液包括阿拉伯树胶溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液中的一种。

9、进一步地，步骤s2中，所述第二硝酸银溶液和所述还原剂溶液ⅱ的滴加速度相同；所述第二硝酸银溶液和所述还原剂溶液ⅱ的滴加速度均为50~100ml/min。

10、进一步地，所述第二硝酸银溶液的浓度为200~400g/l；所述第二预定配比为：所述还原剂溶液ⅰ中还原剂ⅰ的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.02~0.05:1；还原剂溶液ⅱ中还原剂ⅱ的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.5~0.8:1；分散剂溶液中分散剂的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.05~0.1:1；所述晶核溶液中硝酸银的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.001~0.005:1。

11、进一步地，步骤s3中，所述絮凝剂的质量为步骤s2所制备的所述产品a中硝酸银的质量的0.047~0.157wt%；所述絮凝剂包括由胺类试剂和酸类试剂组成；所述胺类试剂包括三乙醇胺、三甲胺、辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、油胺中的一种；所述酸类试剂包括硬脂酸、12-羟基硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸、紫胶桐酸、辛酸中的一种。

12、进一步地，步骤s3中，洗涤的方式为依次用去离子水、无水乙醇进行洗涤。

13、进一步地，步骤s4中，进行表面包覆处理的方式包括两段处理：第一段先用酸类表面包覆剂进行处理，第二段再用胺类表面包覆剂进行处理；进行所述第一段和所述第二段处理的时间均为5~8min；进行所述第一段和所述第二段处理的转速均为1300~1800rev/min；所述酸类表面包覆剂和所述胺类表面包覆剂的质量均分别为所述经过洗涤的银粉质量的0.03~0.1wt%。

14、本发明还提供了一种用所述的高分散亚微米银粉的制备方法制备得到的高分散亚微米银粉，所述高分散亚微米银粉的粒径尺寸均匀分布，所述高分散亚微米银粉的粒径为300~500nm。

15、本发明的有益效果是：

16、1、本发明提供的一种高分散亚微米银粉的制备方法，通过将还原剂溶液ⅰ和分散剂溶液混合后，将特制的晶核溶液加入其中，再又加入第二硝酸银溶液和还原剂溶液ⅱ，接着加入絮凝剂对溶液进行充分絮凝，最后对收集的银粉依次进行表面包覆、洗涤、干燥，打磨处理即得到高分散亚微米银粉。通过在还原剂、分散剂及控制晶核溶液的加入量的协同作用下，稳定的控制银粉粒径的大小，以获得粒径分布较窄的亚微米银粉；絮凝剂的加入也有效防止银粉的板结；此外，经过表面包覆处理后，可配合下游的有机载体使用，提升银粉与有机载体的润湿性、亲和性，提高银浆印刷性能。

17、2、本发明提供的一种高分散亚微米银粉，其粒径在300~500nm范围内，以解决hjt银浆所用的银粉中过大粒径导致的银粉烧结性能下降，银浆电性能降低，最终影响太阳能电池的光电转化效率等问题，粒径过小导致的银浆粘度大等问题。

技术特征：

1.一种高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述晶核溶液的制备过程为：在搅拌状态下，按第一预定配比将硼氢化钠溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液同时倒入第一硝酸银溶液中，再搅拌5~10min后，得到晶核溶液；所述第一硝酸银溶液的浓度为1.5~2g/l；第一预定配比为：所述硼氢化钠溶液中的硼氢化钠、聚乙烯吡咯烷酮和所述第一硝酸银溶液中的硝酸银的质量比为0.1~0.3:0.08~0.2:1。

3.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述还原剂溶液ⅰ与还原剂溶液ⅱ均为抗坏血酸溶液；所述分散剂溶液包括阿拉伯树胶溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液中的一种。

4.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述第二硝酸银溶液和所述还原剂溶液ⅱ的滴加速度相同；所述第二硝酸银溶液和所述还原剂溶液ⅱ的滴加速度均为50~100ml/min。

5.根据权利要求4所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：所述第二硝酸银溶液的浓度为200~400g/l；所述第二预定配比为：所述还原剂溶液ⅰ中还原剂ⅰ的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.02~0.05:1；还原剂溶液ⅱ中还原剂ⅱ的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.5~0.8:1；分散剂溶液中分散剂的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.05~0.1:1；所述晶核溶液中硝酸银的质量与所述第二硝酸银溶液中硝酸银的质量之比为0.001~0.005:1。

6.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述絮凝剂的质量为步骤s2所制备的所述产品a中硝酸银的质量的0.047~0.157wt%；所述絮凝剂包括由胺类试剂和酸类试剂组成；所述胺类试剂包括三乙醇胺、三甲胺、辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、油胺中的一种；所述酸类试剂包括硬脂酸、12-羟基硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸、紫胶桐酸、辛酸中的一种。

7.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s3中，洗涤的方式为依次用去离子水、无水乙醇进行洗涤。

8.根据权利要求1所述的高分散亚微米银粉的制备方法，其特征在于：步骤s4中，进行表面包覆处理的方式包括两段处理：第一段先用酸类表面包覆剂进行处理，第二段再用胺类表面包覆剂进行处理；进行所述第一段和所述第二段处理的时间均为5~8min；进行所述第一段和所述第二段处理的转速均为1300~1800rev/min；所述酸类表面包覆剂和所述胺类表面包覆剂的质量均分别为所述经过洗涤的银粉质量的0.03~0.1wt%。

9.一种高分散亚微米银粉，其特征在于：所述高分散亚微米银粉根据权利要求1～8中任一项所述的高分散亚微米银粉的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的高分散亚微米银粉，其特征在于：所述高分散亚微米银粉的粒径尺寸均匀分布，所述高分散亚微米银粉的粒径为300~500nm。

技术总结本发明提供了一种高分散亚微米银粉及其制备方法。本发明涉及金属粉体制备技术领域。该方法通过在还原剂、分散剂及控制晶核溶液的加入量的协同作用下，稳定的控制银粉粒径的大小，以获得粒径分布较窄的亚微米银粉；并在后续絮凝剂的加入下防止银粉的板结；此外，再经过表面包覆处理后，可配合下游的有机载体使用，提升银粉与有机载体的润湿性、亲和性，提高银浆印刷性能。制备的这种高分散亚微米银粉其粒径在300~500nm范围内，能解决HJT银浆所用的银粉中过大粒径导致的银粉烧结性能下降，银浆电性能降低，粒径过小导致的银浆粘度大等问题，最终影响太阳能电池的光电转化效率等问题，粒径过小导致的银浆粘度大等问题。技术研发人员：胡影,庞亿,孙嘉若,巩小萌,方艳红,刘旸,王洪超受保护的技术使用者：长春黄金研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11