一种光伏叠瓦组件导电胶用银粉及其制备方法与流程

本发明涉及光伏叠瓦组件有机硅树脂体系导电胶，尤其涉及光伏叠瓦组件有机硅树脂体系导电胶中高松装大片径银粉及其制备方法。

背景技术：

1、叠瓦组件是一种高功率、高光电转化效率光伏组件，其特点在于正面电极栅线重新设计的电池片切割成合理图形的小片后再将每小片叠加排布，用叠瓦导电胶材料将切割后的半片粘接接成串，后经过串并联排版后层压成组件，叠瓦组件的最大优势是由于经过裁剪，半片电池片内阻降低，相应转化效率提高。半片连接用导电胶是叠瓦组件关键的材料之一，这种导电胶由银粉粒子及聚合物基体两部分构成，前者决定导电性，后者是银粉颗粒导电相的载体，决定导电胶的固化速度、粘结力及耐老化等性能。叠瓦导电胶有机载体有环氧体系、丙烯酸酯体系、有机硅基体系。有机硅体系的优点是低应力，抗应力比较好，比较柔韧，具有优良的耐高低温、耐候性。由于键能比较大，所以具有良好的耐酸碱性以及耐紫外线性能。缺点就是粘接力没有环氧树脂和丙烯酸树脂的粘接力高。有机硅体系因其优良的耐候性、耐高低温，所以更适合太阳能电池片在室外的自然条件，同时有机硅体系剪切强度不是很高，有利于在叠片过程中良好的返修，另外硅胶体系玻璃化转变温度也比较低，都在-30℃以下，所以应力比较低，叠瓦封装的时候需要低应力，这都是有机硅体系在叠瓦技术中比较大的优点。有机硅导电胶有机硅导电胶主要成分包括五部分：有机硅树脂、导电填料、催化剂、抑制剂、交联剂。有机硅是在铂的络合物催化作用下完成的。催化剂本身需要有较好的稳定性，才能保证产品的使用寿命，并且在液体硅橡胶体系中有良好的相容性和良好的催化活性。较为常用的是卡式催化剂，通常卡式催化剂是指1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷配合物叠瓦太阳能电池电极导电胶施胶方式主要有点胶和印刷两种方式，点胶施胶方式是导电胶的传统施工方式，对银胶的粘度和触变要求较高。而印刷导电胶施胶方式具有施胶速度快、节约导电胶量、导电胶印刷宽度较小叠片后不易溢胶等优点，其对导电胶粘度要求。导电胶作为柔性材料，还保证叠瓦组件制造和安装应用过程中的热应力和拉伸力的缓冲作用，设计优良的导电胶施胶工艺可极大提升叠瓦组件的可靠性能。叠瓦组件导电胶成膜的高度是影响叠瓦组件可靠性的重要因素之一，施胶成膜后胶高越高电池片与电池片之间的应力缓冲的越好，相应地其耐候性越好。本发明旨在提供一种即可以应用在点胶型及印刷型叠瓦组件导电胶的高松装大片径片状银粉。使用该银粉制备的叠瓦组件导电胶具有良好的贮存性、应用时固化可靠性好并且满足在丝网印刷施胶过程中具有高触变特性得到较好的施胶厚度。

2、目前的片状银粉制备有化学还原方法和机械球磨方法，而机械球磨方法是大宗的片状银粉制备技术，目前机械方法制备片状银粉一般球磨方式与所制备得到银粉的振实密度、比表、松装密度结合来着重说明银粉的特性。

3、申请号为cn201811631721.7、发明名称为“一种用于叠瓦光伏组件的导电胶及其制备”的发明专利申请公开了如下方案：采用环氧改性有机硅树脂作为载体，片径3～8μm的片状银粉并填充部分纳米银颗粒改善导电性，而片状银粉需要使用还原银粉经过机械球磨才能得到，而且需要额外添加纳米银增强导电性(降低体电阻率)。

4、公开号为cn109332723a、发明名称为“一种低温导电银胶用银粉的制备方法”的发明专利申请描述了一种油酸、硬脂酸、油酸脂分散的比表面为1.56m2/g的团聚银粉的制备方法，所得的银粉粒径偏细，比表面较大得到的银导电胶粘度大，由于添加了分散剂应用到有机硅树脂体系中容易引发催化剂中毒导致失效。

5、现有技术实现方案为：

6、第一步：制备球磨原粉：将硝酸银、还原剂、ph调节液按照比例和顺序加入到反应器中，搅拌混合后经过氧化还原反应得到银粉料浆，银粉料浆通过洗涤、固液分离、干燥得到球磨原粉；

7、第二步：将第一步制备得到的球磨原粉和分散剂溶液混合，使用蒸发干燥方法将分散剂凝析在银粉原粉表面，后过筛。将银粉与一定比例的钢珠混合置于滚筒球磨机中设定转动频率，和时间后过筛得到片状银粉。

8、图1示出了现有技术的球磨原粉制备过程，图2示出了现有技术的银粉球磨过程。上述现有技术存在如下缺点：

9、1、现有技术方案所制备的片状银粉为了实现较高的导电性通常需要添加纳米银颗粒作为低温烧结的辅助，纳米银的制备成本较高，使用纳米银作为导电相经济性较差；

10、2、现有叠瓦胶片状银粉所使用的原粉为大颗粒单分散银粉，球磨得到的片状银粉分散性较好，相应的在叠瓦胶体系中粘度、触变低，需要搭配小片径银粉调节施胶所需的粘度和触变，因此银含量较高，导致使用的经济性下降。

11、目前在导电胶制备过程中为了调节导电胶达到最佳的点胶性能(触变指数)，通常需要多种不同形貌的银粉进行搭配，如使用小粒径的球形银粉搭配片状银粉调整导电胶达到到合适的粘度，如果仅仅使用单一的片状银粉，粘度和触变不能达到要求。

12、在使用过程中为了提高触导电胶的变指数，通常添加细粉通过增加粘度的方式提高触变指数，但是当粘度上升的幅度大于触变指数上升的幅度时，通常会出现触变指数满足使用要求，但是粘度超出使用要求的现象导致印刷困难。因此为了解决该问题，需要研发一款具有高导电性和高填充量的大片径银粉。

技术实现思路

1、本发明旨在制备一种低吸油量、低粘度高触变的高松装、高触变的叠片特征的大片径片状银粉。

2、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光伏叠瓦组件导电胶用高松装大片径片状银粉制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1，将预定质量的硝酸银投入反应釜，然后加入预定质量的纯水溶解硝酸银，得到浓度为0.15g/ml-0.2g/ml的硝酸银母液，调整硝酸银母液的温度到25℃-30℃得到第一溶液；

4、步骤2，按照第一预设比例，将温度为25℃-30℃、浓度为40％的氢氧化钠溶液以2000-2500g/min的速度加入第一溶液中并测定其ph值到11.0-11.5得到第二溶液；

5、其中，第一预设比例为：按照质量比，硝酸银：氢氧化钠＝1：0.23-0.3；

6、步骤3，按照第二预设比例，将丙三醇以900g/min-1100g/min的速度加入到第二溶液中搅拌均匀得到第三溶液；

7、其中，第二预设比例为：按照质量比，硝酸银：丙三醇＝1：0.18-0.2；

8、步骤4，将反应釜温度升至45℃-55℃，并保温直到反应釜内褐色氧化银沉淀转化为淡黄色浆液得到第四溶液；

9、步骤5，按照第三预设比例，将质量浓度为37％的甲醛溶液以1000g/min-1500g/min的速度加入到第四溶液中得到第五溶液；

10、其中，第三预设比例为：按照质量比，硝酸银：37％甲醛溶液＝1：0.24-0.375；

11、步骤6，按照第四预设比例，将质量浓度为15％的碳酸氢铵溶液以300g/min-500g/min的速度加入到第五溶液中，直到反应上清液澄清，澄清后继续陈化搅拌，将含有银粉的料浆打到搅洗槽中洗涤到电导率小于10微西门子；

12、其中，第四预设比例为：按照质量比，硝酸银：碳酸氢铵＝1:0.14-0.18；

13、步骤7，将电导率合格的料浆进行离心得到含水滤饼；

14、步骤8，将预定质量的正丁醇与所得到的含水滤饼进行混合，将混合后的含水滤饼和正丁醇在高速分散机上分散；

15、步骤9，将含有水、正丁醇的银粉在温度55℃-79℃下干燥；

16、步骤10，将干燥后的银粉进行破碎过筛得到还原原粉；

17、步骤11，将所得到的还原原粉及直径为1.2微米的不锈钢钢珠均匀混合后加入到振磨罐内；将有机分散剂及无水乙醇加入分散机中以转速900rpm-1100rpm搅拌分散；其中，

18、按照质量比，还原原粉：不锈钢钢珠＝1：4.0-6.0；

19、按照质量比，还原原粉：有机分散剂：无水乙醇＝1：0.0066-0.011：0.25-0.3；

20、步骤12，将振磨罐转移到棒磨机上转动磨制，调整振磨罐震动的振幅范围30mm-40mm,控制振磨机震动频率范围40hz-50hz；

21、步骤13，将振磨罐安装到振磨机上，调节变频器震动频率为40hz-50hz，震动磨制16hr-20hr；

22、步骤14，将银粉与钢珠从罐内取出、过滤银粉，并使用乙醇清洗钢珠得到片状银粉；

23、步骤15，干燥、过筛，得到微观形貌为叠片状态的大片径银粉。

24、进一步地，步骤2中，按照质量比，硝酸银：氢氧化钠＝1：0.24-0.28。

25、进一步地，步骤5中，按照质量比，硝酸银：37％甲醛溶液＝1：0.26-0.35。

26、进一步地，步骤8中，正丁醇的质量与含水滤饼的含水质量相同。

27、进一步地，步骤11中，按照质量比，还原原粉：不锈钢钢珠＝1：4.5-5.5。

28、进一步地，步骤11中，分散剂的加入具体为：

29、将待加入的无水乙醇分作两份，其中一份用于溶解有机分散剂；剩余部分无水乙醇先加入到振磨罐内分散，然后，再将溶解后的有机分散剂加入振磨罐内进行分散；

30、或者

31、将有机分散剂溶解在待加入的无水乙醇中，将有机分散剂和无水乙醇一次性加入振磨罐内进行分散。

32、进一步地，步骤11中，有机分散剂包括长链醇、及不饱和脂肪酸，质量比为还原原粉：长链醇：不饱和脂肪酸＝1：0.0016-0.002:0.005-0.009。

33、进一步地，长链醇为十六醇，不饱和脂肪酸为油酸。

34、进一步地，步骤13中，每间隔预设时间停机打开振磨罐使用不锈钢棒搅动罐内银粉和钢珠。

35、本发明还提供一种由上述制备方法制备的银粉，该银粉为比表面0.3m2/g-0.4m2/g、松装密度1.6g/cm3-2.2g/cm3、平均粒径5.6μm-6.6μm的微观形貌为叠片状态的大片径银粉。

36、由本发明制备方法制备的片状银粉具有较高的松装填量，具有较低的吸油量，较高的触变指数和导电性，避免了使用片状银粉和类球形银粉组合调节触变、粘度以及导电性以及较高的银含量的缺陷，具有明显的应用经济价值。