一种非银种子银粉导电浆料及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种非银种子银粉导电浆料及其制备方法。

背景技术：

1、太阳能电池导电浆料是光伏电池片生产中的关键材料，用于形成电池片上的电极，直接影响着太阳能电池的光电转换效率和可靠性。随着光伏行业的迅猛发展，导电浆料技术取得了显著进步，银浆和铝浆的配方不断优化，以提高电池片的性能和降低成本。同时，行业正积极探索替代材料，如铜浆和银包铜浆，以减少对高价银的依赖。

2、以银包铜作为银粉的替代材料用于制备导电浆料目前具有广泛的应用，虽然通过在铜粉表面镀上一层银，形成核壳结构的银包铜粉，能够降低原材料的成本，已成为银粉的理想替代产品。但是，银包铜粉的银层包覆致密性、包覆孔洞等物理缺陷，以及银包铜粉体在浆料中的抗氧化性差、导电性差的问题，对下游银包铜导电浆料的制备以及导电浆料应用于太阳能电池中的光电转化效率具有不可忽略的影响。因此，需要针对由于粉体抗氧化性差、导电性差等问题，来提高浆料的综合性能，进而满足其在太阳能电池中的应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种非银种子银粉导电浆料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种非银种子银粉导电浆料，包括以下重量份的原料：非银种子银粉30-90份，银粉0-60份，改性树脂4-10份，玻璃粉2-5份，有机溶剂2-4份；

4、所述有机溶剂为醇酯十二、己二酸二甲酯、乙二醇二乙酸酯以及乙二醇苯醚中的一种或多种；

5、所述改性树脂为有机硅改性丙烯酸树脂，由以下步骤制备：

6、在氮气条件下，将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙酸丁酯中，边加热边搅拌至70℃，再缓慢滴加2，2-偶氮二异丁腈乙酸丁酯溶液，维持温度冷凝回流6-8h，旋蒸，加入甲醇搅拌5-10min，即得有机硅改性丙烯酸树脂；

7、进一步地，丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙酸丁酯、2，2-偶氮二异丁腈乙酸丁酯溶液和甲醇的用量比为1-3g：8-15g：15-25g：6-10g：80-120ml：10ml：30ml；

8、进一步地，2，2-偶氮二异丁腈乙酸丁酯溶液是由2，2-偶氮二异丁腈和乙酸丁酯以0.2-0.6g：10ml的用量比混合搅拌而成。

9、所述非银种子银粉为具有核-壳结构的cu@ppy@ag复合材料，是以铜粉作为核层、聚吡咯作为中间层，银作为最外层制得；

10、进一步地，cu@ppy@ag复合材料由以下步骤制备：

11、步骤a1、将丙烯酸在四氢呋喃中分散，依次加入1-羟基苯并三氮唑和n，n-二甲基吡啶，然后在0℃下搅拌25-35min，再缓慢加入二环己基碳二亚胺，并在室温下剧烈搅拌12-16h，减压浓缩，再加入乙酸乙酯，过滤并收集滤液，减压蒸馏，即得中间产物；

12、步骤a2、将吡咯加入含有甲醇的烧瓶中，在氮气条件下，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入中间产物，并升温至35℃，反应3-5h，再转移至真空旋蒸仪除去甲醇和过量的丙烯酸，即得吡咯衍生物；

13、步骤a3、将纳米铜粉在n，n-二甲基甲酰胺中超声分散，加入吡咯和吡咯衍生物超声搅拌10-30min，转移至高压釜中，在160-180℃下水热反应6-8h，抽滤、洗涤、冷冻干燥，即得cu@ppy复合材料（聚吡咯包覆铜粉复合材料）；

14、步骤a4、将cu@ppy复合材料在n，n-二甲基甲酰胺中搅拌均匀，在搅拌条件下缓慢加入硝酸银溶液，调节体系ph为10-11，再加入80wt%水合肼，并在40℃下反应25-45min，抽滤、洗涤，收集产物，然后转移至乙醇中浸泡1.5-2.5h，再抽滤、干燥，即得cu@ppy@ag复合材料（银包覆cu@ppy复合材料）；

15、进一步地，步骤a1中丙烯酸、四氢呋喃、1-羟基苯并三氮唑、n，n-二甲基吡啶、二环己基碳二亚胺和乙酸乙酯的用量比为0.01-0.02mol：100ml：0.012-0.025mol：0.3-0.6g：0.011-0.022mol：20-40ml；

16、进一步地，步骤a2中吡咯、甲醇和中间产物的用量比为0.01-0.02mol：50ml：0.013-0.025mol；

17、进一步地，步骤a3中纳米铜粉、n，n-二甲基甲酰胺、吡咯和吡咯衍生物的用量比为1-3g：20ml：1-2ml：0.5-1.5ml；

18、进一步地，步骤a4中cu@ppy复合材料、n，n-二甲基甲酰胺、硝酸银溶液和水合肼的用量比为3-10g：100ml：100ml：60-100ml；

19、进一步地，步骤a4中硝酸银溶液是由硝酸银和n，n-二甲基甲酰胺以0.005-0.02mol：100ml的用量比混合搅拌而成。

20、一种非银种子银粉导电浆料的制备方法包括以下步骤：

21、按重量份称取原料，将非银种子银粉、银粉、改性树脂、玻璃粉和有机溶剂搅拌均匀，然后研磨至浆料细度在5-10μm，即得非银种子银粉导电浆料。

22、本发明的有益效果：

23、本发明制备的导电浆料具有优异的导电性能，被应用于太阳能电池中，显著提高太阳能电池的光电转换效率，并且相较于传统浆料使用大量银粉造成的成本高，该浆料具有成本低、安全性能好、使用寿命长等优点。

24、有机硅改性丙烯酸树脂作为有机载体加入导电浆料中，能有效提高浆料的耐高温，这是由于它的存在能使导电浆料在高温下具有更好的稳定性，使其在高温环境下不易变形或失效；还能具有有机硅优异的耐化学腐蚀性，使导电浆料能抵抗各种化学物质的腐蚀，延长使用寿命，同时还提高了导电浆料的电绝缘性，确保太阳能电池在高压环境的安全性能。

25、cu@ppy@ag复合材料，先利用丙烯酸中羧基和1-羟基苯并三氮唑中的羟基反应，生成含有双键结构的中间产物；再利用中间产物中双键和吡咯中仲胺之间的反应，生成含有苯并三唑结构的吡咯衍生物；再以吡咯和吡咯衍生物作为单体，在纳米铜粉表面合成聚吡咯膜，制得cu@ppy复合材料；然后利用硝酸银提供银离子，在cu@ppy复合材料表面络合银离子，银离子在还原剂的作用下被还原成银，制得cu@ppy@ag复合材料。cu@ppy@ag复合材料被应用于太阳能电池的导电浆料中，提高了导电浆料的导电性能，进而显著提高太阳能电池的光电转换效率，并且解决了市面上传统导电浆料由于降低成本以银包铜代替银粉造成的导电性降低等缺点；复合材料采用双层包覆的核壳结构，包覆地更加均匀，提高了复合材料的抗氧化性能、导电性能，这是由于以吡咯和吡咯衍生物作为单体包覆的吡咯聚合物具有优异的导电性，进一步提高了复合材料的导电性能，同时聚合物中引入的苯并三氮唑结构在铜表面能够与铜原子形成共价键和配位键，从而在铜粉表面形成保护膜，有效降低铜氧化造成的导电性下降，进而使铜能保持良好的导电性；此外，聚合物中还含有活性基团，能对溶液中的银离子进行螯合，形成稳定的银离子络合物，从而使银离子稳定存在于cu@ppy复合材料的表面，以便于对银离子进行还原处理，实现银粉包覆，该方式包覆的银粉具有优异的稳定性，包覆性更好，并且能够大大减少银的包覆量，降低浆料成本。