一种石墨烯包覆银粉、异质结低温银浆及其制备方法与流程

本发明涉及银浆制备，具体涉及一种石墨烯包覆银粉、异质结低温银浆及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着异质结(hjt)太阳能电池的快速发展，低温固化导电银浆的需求也在迅速增加，受到研究者们的广泛关注。异质结电池是已知工业化电池中相对效率最高的太阳能电池结构。目前传统晶硅电池转化效率为20.2％，高效晶硅电池效率也仅能达到22％，而异质结电池效率最高可达27％。但目前异质结电池实际量产效率与高效晶硅电池基本持平，主要技术难点是低温银浆的导电性能较低，且浆料产品占电池制造的非硅产品部分超过50％。因此，异质结银浆的突破对电池的产业化至关重要，如何提升银浆的整体导电率成为银浆开发人员关注的重点之一。

2、银浆的重要导电原料从单一的导电源银粉，扩展到银粉和石墨烯，纳米管，银包铜粉等等。由于复合的纳米级石墨烯具备纳米尺度的微观结构，同时具备极高的导电效率，因此在提高低温银浆导电效率上具备很大潜力。而如何高效的引入石墨烯等高导电材料对于发挥银浆的导电作用变得极其重要。

3、cn116833406a公开了一种改性石墨烯复合银粉的方法，通过含氟表面活性剂对氧化石墨烯进行改性，然而改性石墨烯破坏了石墨烯片层的π-π结构，降低了石墨烯的导电性，甚至导致石墨烯变成绝缘体。专利cn116779211a公开了一种掺杂石墨烯微乳液的异质结低温银浆，通过引入石墨烯微乳液来提升银浆的导电性，而石墨烯在有机溶剂中过多的引入则会引发团聚，分散效果较差，引入的石墨烯数量有限。在纳米尺度使用石墨烯/碳管复合纳米银的方法，也会存在分散性问题，同时工艺繁琐，成本较高，工业应用前景尚待斟酌。因此，如何高效引入石墨烯等高导电材料以发挥异质结低温银浆导电作用的技术问题仍待解决。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种石墨烯包覆银粉、异质结低温银浆及其制备方法，以高效引入石墨烯等高导电材料并发挥异质结低温银浆的导电作用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种石墨烯包覆银粉，采用以下方法制备得到：向银粉中加入石墨烯、分散剂，球磨获得石墨烯包覆银粉。

4、进一步地，所述银粉、石墨烯和分散剂的质量比为100:(1-3):(0.5-1.5)，优选为100：2：1。

5、更进一步地，所述银粉预先进行纯化，具体步骤为：将银粉加入酸性溶液中，搅拌超声清洗，后水洗、烘干得到纯化银粉。

6、更进一步地，所述酸性溶液为浓度0.1-0.5mol/l的稀盐酸。

7、进一步地，所述银粉的粒径为2-7μm。

8、进一步地，所述石墨烯为非改性石墨烯，石墨烯采用450-550目过筛，优选500目过筛。

9、进一步地，所述分散助剂包括脂肪酸、三乙醇胺或无水乙醇中的一种或多种。

10、进一步地，所述球磨在球磨机中进行，球磨的自转速度为400-500rpm。

11、进一步地，所述球磨的时间为4-6h。

12、更进一步地，所述石墨烯包覆银粉干燥后即可用于低温银浆的制备，无需进行净化处理。

13、本发明还提供一种异质结低温银浆，其原料采用以下组分及重量百分比含量：银粉混合物86-93％，有机载体7-10％，固化剂0.5-1％；

14、所述银粉混合物包括片状银粉、球型银粉和石墨烯包覆银粉。

15、进一步地，所述片状银粉、球型银粉和石墨烯包覆银粉的质量比为(8-12):(2-4):(4-6)。

16、更进一步地，所述片状银粉的平均粒径为4.0-6.2μm，振实密度1.8-2.2g/cm3，松装密度为0.8-1.2g/cm3。

17、更进一步地，所述球型银粉的平均粒径为1.7-2.2μm，振实密度3.8-5.0g/cm3，松装密度为1.8-2.3g/cm3。

18、进一步地，所述有机载体包括以下组分及重量百分比含量：有机树脂60-70％，溶剂0-20％，助剂0-20％。

19、更进一步地，所述有机树脂包括乙基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、热固性丙烯酸树脂或硅烷改性聚氨酯树脂中的一种或多种。

20、更进一步地，所述溶剂包括萜品醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、二丙二醇单甲醚或三丙二醇单甲醚中的一种或多种。

21、更进一步地，所述助剂为硅烷偶联剂。

22、进一步地，所述固化剂包括咪唑类固化剂、聚酰胺类固化剂、甲六酸酐固化剂、甲四酸酐固化剂或封闭型异氰酸酯中的一种或多种。

23、本发明还提供一种异质结低温银浆的制备方法，包括以下步骤：

24、按比例称量有机载体和固化剂，在65-75℃下以800-1200rpm搅拌均匀，并加入石墨烯包覆银粉，继续搅拌2-4h后冷却；继续加入片状银粉和球型银粉，在三辊轧机中研磨2-4遍，过250-350目筛网即可获得异质结低温银浆。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、(1)本发明采用球磨工艺，一锅法制备得到了石墨烯包覆银粉，通过机械力作用成功实现了石墨烯在银粒子表面的有效结合，结合强度高，且实际操作简单，适合大批量应用。

27、(2)本发明在制备异质结低温银浆的过程中向普通银粉中加入了石墨烯包覆银粉，与直接分散混合石墨烯相比，石墨烯包覆银粉的加入可以显著提升银粉的导电性。

28、(3)本发明的后处理过程简单，球磨过程中的助剂和产物无需进行额外的纯化处理可直接有用于浆料的制备，实现了过程原料的高效利用，工艺简单，成本较低。

技术特征：

1.一种石墨烯包覆银粉，其特征在于，采用以下方法制备得到：向银粉中加入石墨烯、分散剂，球磨获得石墨烯包覆银粉。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆银粉，其特征在于，所述银粉、石墨烯和分散剂的质量比为100:(1-3):(0.5-1.5)。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆银粉，其特征在于，所述银粉的粒径为2-7μm；

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆银粉，其特征在于，所述球磨的自转速度为400-500rpm，球磨的时间为4-6h。

5.一种异质结低温银浆，其特征在于，其原料采用以下组分及重量百分比含量：银粉混合物86-93％，有机载体7-10％，固化剂0.5-1％；

6.根据权利要求5所述的一种异质结低温银浆，其特征在于，所述片状银粉、球型银粉和石墨烯包覆银粉的质量比为(8-12):(2-4):(4-6)。

7.根据权利要求5所述的一种异质结低温银浆，其特征在于，所述片状银粉的平均粒径为4.0-6.2μm，振实密度1.8-2.2g/cm3，松装密度为0.8-1.2g/cm3；

8.根据权利要求5所述的一种异质结低温银浆，其特征在于，所述有机载体包括以下组分及重量百分比含量：有机树脂60-70％，溶剂0-20％，助剂0-20％；

9.根据权利要求5所述的一种异质结低温银浆，其特征在于，所述固化剂包括咪唑类固化剂、聚酰胺类固化剂、甲六酸酐固化剂、甲四酸酐固化剂或封闭型异氰酸酯中的一种或多种。

10.一种权利要求5所述的异质结低温银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种石墨烯包覆银粉、异质结低温银浆及其制备方法。本发明的石墨烯包覆银粉，采用以下方法制备得到：向银粉中加入石墨烯、分散剂，球磨获得石墨烯包覆银粉。本发明的异质结低温银浆原料采用以下组分及重量百分比含量：银粉混合物86‑93％，有机载体7‑10％，固化剂0.5‑1％，其中银粉混合物包括片状银粉、球型银粉和石墨烯包覆银粉。与现有技术相比，本发明通过高能球磨工艺一步法在银粒子表面包覆石墨烯，实现石墨烯在银粒子表面的有效结合，进一步提升了银粒子整体的导电性以及异质结低温银浆的导电性。

技术研发人员：钟浩,江海涵
受保护的技术使用者：上海宝银电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17