一种银包铜浆料、其强光固化工艺及应用

本技术属于太阳能电池金属化浆料，更具体地，涉及一种银包铜浆料、其强光固化工艺及应用。

背景技术：

1、近年来，n-型单晶硅topcon电池和异质结(hereto-junction with intrinsicthin-layer，hjt)太阳能电池的扩产进程迅速，逐渐取代了传统的p-型perc电池。其中，hjt太阳能电池相较于perc电池和topcon电池，具有制备工艺步骤较少、制造温度较低、产品良率高、生产成本低的优势。此外，hjt结构还能够与钙钛矿电池共用ito接触层，有利于实现hjt+钙钛矿叠层电池，短期产业化电池效率可达33％。目前，hjt太阳能电池的主要缺点是高银浆用量和高材料成本，使用银包铜浆料可以大大减少银用量，从而有效降低hjt太阳能电池的材料成本。

2、hjt太阳能电池制造中要求浆料的固化温度低于200℃，钙钛矿电池制造中要求固化温度低于150℃，使用传统固化装备如箱式炉或带式炉对浆料进行固化处理，需要较长的固化时间，且浆料中的导电颗粒在较低的固化温度下，难以实现导电颗粒烧结，进而难以降低电阻率。

3、因此，有必要提供一种材料成本低且浆料固化后的电阻率低的银包铜浆料。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供了一种银包铜浆料、其强光固化工艺及应用，旨在解决现有技术制备银包铜浆料的成本高、固化银包铜浆料的时间长，且银包铜浆料固化后的电阻率高等的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种银包铜浆料，其特征在于，以质量份计，包括45～83份银包铜粉、4～42份银导电填料、2～4.2份粘合剂、0.2～0.6份固化剂、6～9份有机溶剂和0～4份助剂；

3、上述银包铜粉中银的重量百分数为10wt％～30wt％，银包覆层的针孔率小于5％，银包覆层的厚度≤100nm。

4、优选地，上述银包铜粉包括微米银包铜粉，优选地，还包括亚微米银包铜粉。

5、进一步优选地，上述微米银包铜粉的中值粒径为1.5μm～4.5μm，振实密度大于4.5g/cm3，上述亚微米银包铜粉的中值粒径为0.2μm～0.6μm，振实密度大于3.6g/cm3。

6、优选地，上述银导电填料为球形、类球形或多边体金属粉末，包括亚微米银粉和/或纳米银粉。

7、进一步优选地，上述亚微米银粉的中值粒径为0.1μm～0.9μm，上述纳米银粉的中值粒径为10nm～80nm，且上述亚微米银粉和上述纳米银粉的质量比为(0～37):(0～4)。

8、优选地，上述粘合剂为热固性环氧树脂，选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂和脂环族类环氧树脂中的一种或多种。

9、优选地，上述固化剂为碱性类固化剂、酸性类固化剂、合成树脂类固化剂、叔胺类固化剂、咪唑类固化剂、胺类加成物固化剂和咪唑类加成物固化剂中的一种或多种。

10、优选地，上述粘合剂选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、酚醛环氧树脂、苯氧型环氧树脂、联苯型环氧树脂、蒽型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂中的一种或多种。

11、优选地，上述固化剂选自脂肪族多胺、脂环族多胺、芳香族类多胺、有机酸、酸酐、路易斯酸、低分子量聚酰胺、聚酯树脂、糠醛树脂和三聚氰胺树脂中的一种或多种。

12、优选地，上述有机溶剂的结构通式如下：

13、

14、其中n为1～10，r为c1～c8的含不饱和烃基的直链脂肪羟基、c1～c8的含不饱和非芳香环基的非芳香环基或c8～c15的芳香基。

15、进一步优选地，上述芳香基包括苯基、取代苯基、萘基、取代萘基、蒽基和取代蒽基中的至少一种。

16、优选地，上述助剂为含硅助剂、触变剂、抗氧化剂和消泡剂中的一种或多种。

17、优选地，上述含硅助剂的结构通式如下：

18、其中n为1～8。

19、进一步优选地，上述含硅助剂为六甲基二硅烷、六甲基二硅氧烷、1,1,2,2-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、1,1,1,3,5,5,-七甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三烯丙氧基硅烷和二氧化硅的一种或多种。

20、本技术还提供了上述银包铜浆料的制备方法，包括如下步骤：

21、将上述粘合剂、固化剂分别与有机溶剂混匀，得到粘合剂溶液、固化剂溶液，然后将上述粘合剂溶液与上述固化剂溶液混匀，得到黏结体系；

22、将上述银包铜粉、银导电填料和助剂与上述黏结体系混匀，得到初级银包铜浆料；

23、将上述初级银包铜浆料进行研磨，得到银包铜浆料。

24、优选地，上述粘合剂和上述有机溶剂的质量比为(1～5):(1～10)。

25、优选地，上述固化剂和上述有机溶剂的质量比为1:(6～100)。

26、本技术还提供了一种利用上述银包铜浆料制备低成本低电阻率的电极材料的方法，即银包铜浆料的强光固化工艺，包括如下步骤：

27、将上述银包铜浆料印刷在无机基板表面并烘干，然后通过强光照射进行固化处理，以使上述银包铜粉的银包覆层和上述银导电填料在毫秒时间内熔化烧结，制得低成本低电阻率的电极材料；

28、其中上述强光为光能量密度大于2j/cm2的脉冲光源，选自氙灯、氙灯阵列光源、激光和激光阵列中的至少一种。

29、本技术还提供了一种hjt太阳能电池或hjt/钙钛矿叠层电池，包含上述银包铜浆料或利用上述方法制得的低成本低电阻率的电极材料。

30、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

31、(1)本技术提供的银包铜浆料，包含银包铜粉、银导电填料、粘合剂、固化剂、有机溶剂和助剂等组分，其中银包铜粉中银的重量百分数为10wt％～30wt％，银包覆层的针孔率小于5％，银包覆层的厚度≤100nm。使用强光对上述银包铜浆料进行固化处理时，银包铜浆料吸收的强光在毫秒时间内转为热能，产生局部高温，使得银包铜浆料中的银导电填料熔化、烧结。同时，银包铜粉表面的纳米银包覆层也会出现熔化现象，进一步与银导电填料在界面处出现互熔、烧结的现象，使得银包铜浆料中导电颗粒在毫秒时间内烧结，形成致密的导电膜，从而降低电阻率，提高导电性。此外，产生局部高温的时间较短，能够有效避免铜颗粒内核在强光固化过程中发生氧化，进一步使得银包铜浆料固化后的电阻率大大降低。同时，在粘合剂等组分的协同作用下，固化后的银包铜浆料能够在无机基板上形成很好的结合力，适用于hjt太阳能电池或hjt/钙钛矿叠层电池的制造。

32、(2)优选实施例中，本技术提供的银包铜浆料中包含不同粒径分布的导电颗粒，其中以银包铜粉为主体导电颗粒，然后利用银导电填料来填充微米银包铜粉间的空隙，能够提高混合导电颗粒的密堆积度，增强导电颗粒之间的接触和扩散，促使银包铜浆料中的导电填料在进行强光固化处理时能够更好的形成致密导电膜，大大降低银包铜浆料固化后的电阻率，显著提高导电性。

33、(3)本技术提供的银包铜浆料采用银的重量百分数为10wt％～30wt％的银包铜粉作为主体导电颗粒，大大降低了浆料的材料成本。上述银包铜浆料在强光照射下能够在毫秒时间内实现熔化烧结，固化银包铜浆料的时间短，能够有效提高生产效率，适用于hjt太阳能电池或hjt/钙钛矿叠层电池的制造，且银包铜浆料固化后的电阻率小于5μω·cm，性能接近纯银浆料的水平，适合hjt太阳能电池或hjt/钙钛矿叠层电池的金属化要求。