There has been a large amount of research both domestically and internationally on the preparation and controllability of silver powder for crystalline silicon solar cell silver paste. Common synthesis methods include chemical reduction, microemulsion, electro-reduction, mechanical ball milling, and physical evaporation. Among them, chemical reduction is currently the main method for preparing silver powder for crystalline silicon solar cell electrodes. This is due to its convenient operation, simple equipment, and good controllability.
Namun, bahkan bubuk mentah yang disiapkan dengan metode reduksi kimia yang umum digunakan pun masih belum dapat memenuhi persyaratan kinerja untuk bubuk perak yang digunakan dalam pasta perak sel surya silikon kristal. Pertama, karena ukuran yang kecil dan energi permukaan yang tinggi dari bubuk perak, partikel cenderung menggumpal selama pengeringan. Setelah menggumpal, partikel tersebut sulit dipecah secara mekanis. Hal ini mengakibatkan dispersi yang buruk dan sangat memengaruhi sifat fisik dan fungsionalitas bubuk perak.
Yang lebih penting lagi, partikel bubuk perak yang tidak diolah mudah membentuk aglomerat lunak dalam media pembawa. Hal ini mengurangi dispersi, stabilitas, reologi sablon, pembentukan film, dan sifat pengerasan pasta. Selain itu, hal ini juga berdampak buruk pada kinerja dan penyimpanan pasta perak konduktif.
Oleh karena itu, perlakuan lanjutan terhadap bubuk perak yang telah disiapkan merupakan langkah kunci untuk aplikasinya. Metode perlakuan lanjutan utama adalah modifikasi permukaan bubuk perak. Saat ini, penelitian tentang modifikasi permukaan bubuk perak masih belum sistematis, dan hanya sedikit produsen yang menguasai teknologi terkait. Hal ini menyebabkan harga bubuk perak dan pasta perak menjadi tinggi. Selain itu, hal ini juga sangat memengaruhi perkembangan lebih lanjut sel surya silikon kristalin.
Metode utama untuk modifikasi permukaan bubuk perak meliputi:
Metode Pelapisan Organik
The organic coating method refers to coating and modifying the surface of silver powder with specific organic surface modifiers. Through adsorption or chemical reaction between the organic substances and the powder surface, organic molecules are grafted onto the powder surface. Ultrafine silver powder is modified from hydrophilic to hydrophobic. This enhances the wettability of solvent on powder particles and provides good printability and leveling of the prepared paste. In addition, introducing polar groups can effectively reduce the surface energy of silver powder. It also enhances the electrostatic barrier between particles, improves paste dispersion and stability, and prevents sedimentation.
Proses umum modifikasi lapisan organik adalah mencampur pengubah organik dengan bubuk, mengaduk selama beberapa waktu, kemudian memisahkan, mencuci, dan mengeringkan. Metode ini mudah dioperasikan, efisien, dan cocok untuk bubuk perak berbentuk bola atau serpihan berukuran mikron, submikron, dan nanometer.
Dalam modifikasi pelapisan organik untuk serbuk perak elektroda sel surya silikon kristal, pemilihan agen pelapis organik sangat penting. Secara umum, karakteristik terpenting dari pengubah organik adalah muatan gugus kepala, panjang rantai molekul, dan ukuran. Faktor-faktor ini memengaruhi efek pelapisan, hidrofobisitas, dan kompatibilitas dengan pembawa organik dalam pasta.
Selain itu, kelarutan surfaktan dalam air atau minyak merupakan dasar penting dalam pemilihannya. Modifikator umum untuk modifikasi kimia permukaan bubuk perak meliputi asam organik, amina lemak atau alkanolamina, senyawa lipid, agen pengikat, dan alkohol atau eter rantai panjang.
Untuk meningkatkan kinerja dan penerapan pasta perak konduktif secara keseluruhan, asam organik, amina organik, dan senyawa lipid sering digunakan secara kombinasi untuk modifikasi permukaan.
Metode Komposit Mekanik
Metode komposit mekanik menggunakan cara mekanis untuk menggiling dan menghancurkan bubuk perak guna memperoleh morfologi atau struktur permukaan tertentu. Selama pemrosesan mekanis, aditif organik sering ditambahkan untuk meningkatkan dispersi bubuk dan kimia permukaan.
This method is efficient, low-cost, simple, and easily industrialized. Ball milling and air jet milling are the most commonly used methods for silver powder surface modification. Equipment such as mesin pelapis tiga rol, mesin pelapis pin mill, Dan mesin pelapis penggiling turbo juga dapat digunakan. Mesin-mesin ini mencapai modifikasi permukaan bubuk perak yang seragam melalui tumbukan mekanis, geser, dan gesekan. Hal ini selanjutnya meningkatkan dispersi dan fungsionalitas permukaan.
Penggilingan bola melibatkan benturan kuat, ekstrusi, dan penggilingan bubuk melalui rotasi atau getaran bola keras (seperti bola zirkonia atau agate). Metode ini dapat secara signifikan memperhalus butiran dan meningkatkan aktivitas sintering. Namun, ekstrusi dan penggilingan dapat merusak struktur bulat bubuk perak yang hampir berbentuk bola. Oleh karena itu, metode ini biasanya cocok untuk persiapan dan modifikasi bubuk perak berbentuk serpihan.
Penggilingan jet udara menggunakan aliran udara bertekanan tinggi untuk mendorong sirkulasi bubuk di dalam ruang penggilingan. Hal ini menyebabkan tumbukan antar partikel dan tumbukan partikel-dinding serta gesekan, sehingga menghasilkan penghancuran, dispersi, dan peningkatan bentuk bulat. Metode ini tidak memerlukan aditif tambahan. Bubuk yang diproses halus, terdispersi secara seragam, dan bebas dari pengotor. Dibandingkan dengan penggilingan bola, penggilingan jet udara lebih cocok untuk perawatan permukaan bubuk bulat. Metode ini meminimalkan pengaruh terhadap morfologi dan struktur bubuk, mencegah aglomerasi, dan memiliki efisiensi yang lebih tinggi. Ini adalah metode modifikasi permukaan mekanis yang paling umum digunakan untuk bubuk perak elektroda sel surya silikon kristal.
Metode Pelapisan Partikel Permukaan
Dengan perkembangan teknologi sel efisiensi tinggi baru seperti TOPCon dan HJT, bubuk perak perlu memiliki aktivitas sintering yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah untuk memenuhi proses sintering sel surya silikon kristal. Solusi umum adalah menggunakan bubuk perak submikron dan berbentuk serpihan sebagai pengisi konduktif.
Selain itu, beberapa penelitian mengusulkan pencampuran nanosilver dengan mikrosilver, khususnya pelapisan nanosilver pada permukaan mikrosilver. Hal ini memastikan pencampuran yang seragam pada tingkat mikrostruktur dan memberikan struktur permukaan skala nano baru pada mikrosilver, sehingga memberikan konduktivitas tinggi dan aktivitas sintering yang tinggi. Metode umum untuk pelapisan permukaan nanopartikel meliputi metode fisik (pelapisan mekanis) dan kimia (pembentukan partikel in-situ).
Pelapisan mekanis melibatkan pengadukan mekanis yang kuat atau dampak aliran udara berkecepatan tinggi untuk mencampur partikel nano- dan mikroperak, menyebabkan tumbukan, penggilingan, dan ekstrusi, yang pada akhirnya menanamkan nanoperak pada permukaan atau rongga mikroperak. Metode ini tidak memerlukan aditif, sederhana, dan bebas polusi, tetapi membutuhkan bubuk nano- dan mikroperak pra-dispersi berkualitas tinggi. Keseragaman dan dispersibilitas nanoperak sangat memengaruhi konsistensi pelapisan. Peralatan yang digunakan dapat mencakup mesin pelapis tiga rol, penggiling pin, dan penggiling turbo, yang meningkatkan kompleksitas dan biaya sistem.
Metode pembentukan partikel in-situ membentuk partikel nanoperak pada permukaan serbuk perak mikro atau submikron melalui reduksi kimia. Hal ini menciptakan sistem konduktif komposit. Struktur permukaan nano meningkatkan kontak antar partikel konduktif setelah sintering suhu rendah. Struktur ini membentuk jaringan konduktif yang lebih lengkap dan meningkatkan konduktivitas pasta perak.
Dibandingkan dengan pelapisan mekanis, pembentukan partikel in-situ menghasilkan pelapisan yang lebih seragam dan dispersi yang lebih baik. Namun, prosesnya lebih kompleks. Tingkat kesulitan teknisnya lebih tinggi, dan masih terdapat kesenjangan yang signifikan untuk produksi skala industri.
Kesimpulan
Singkatnya, optimalisasi kinerja bubuk perak untuk pasta perak sel surya silikon kristalin bergantung pada kombinasi teknik persiapan dan pasca-perlakuan. Reduksi kimia menyediakan bubuk dasar, tetapi modifikasi permukaan sangat penting untuk pasta perak berkinerja tinggi. Metode yang digunakan meliputi pelapisan organik, komposit mekanik, dan pelapisan partikel permukaan, masing-masing dengan kelebihan dan keterbatasannya. Pengembangan di masa mendatang harus fokus pada proses modifikasi permukaan yang efisien dan terkontrol. Produksi bubuk perak komposit multi-skala dalam skala industri juga dibutuhkan. Perbaikan ini bertujuan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan kinerja pasta konduktif, memenuhi persyaratan sel surya silikon kristalin efisiensi tinggi yang baru.
Terima kasih sudah membaca. Semoga artikel saya bermanfaat. Silakan tinggalkan komentar di bawah. Anda juga bisa menghubungi perwakilan pelanggan Zelda online untuk pertanyaan lebih lanjut.
— Diposting oleh Emily Chen