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.
Walau bagaimanapun, serbuk mentah yang disediakan melalui kaedah pengurangan kimia yang biasa digunakan masih tidak dapat memenuhi keperluan prestasi untuk serbuk perak yang digunakan dalam pes perak sel suria silikon kristal. Pertama, disebabkan saiznya yang kecil dan tenaga permukaan serbuk perak yang tinggi, zarah-zarah cenderung untuk menggumpal semasa pengeringan. Setelah menggumpal, ia sukar untuk pecah secara mekanikal. Ini mengakibatkan penyebaran yang lemah dan menjejaskan sifat fizikal dan fungsi serbuk perak dengan teruk.
Lebih kritikal lagi, zarah serbuk perak yang tidak dirawat mudah membentuk aglomerat lembut dalam pembawa. Ini mengurangkan penyebaran, kestabilan, reologi percetakan skrin, pembentukan filem dan sifat pengawetan pes. Ia juga memberi kesan buruk kepada prestasi dan penyimpanan pes perak konduktif.
Oleh itu, rawatan selepas serbuk perak yang disediakan merupakan langkah utama untuk aplikasinya. Kaedah rawatan selepas utama ialah pengubahsuaian permukaan serbuk perak. Pada masa ini, kajian mengenai pengubahsuaian permukaan serbuk perak masih belum sistematik, dan hanya segelintir pengeluar sahaja yang telah menguasai teknologi yang berkaitan. Ini menyebabkan harga serbuk perak dan pes perak yang tinggi. Ia juga memberi kesan serius kepada perkembangan selanjutnya sel solar silikon kristal.
Kaedah utama untuk pengubahsuaian permukaan serbuk perak termasuk:
Kaedah Salutan 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 pengubahsuaian salutan organik adalah dengan mencampurkan pengubah suai organik dengan serbuk, kacau seketika, kemudian asingkan, basuh dan keringkan. Kaedah ini mudah dikendalikan, cekap dan sesuai untuk serbuk perak sfera atau kepingan mikron, submikron dan nanometer.
Dalam pengubahsuaian salutan organik untuk serbuk perak elektrod sel suria silikon kristal, pemilihan agen salutan organik adalah kritikal. Secara amnya, ciri-ciri pengubah suai organik yang paling penting ialah cas kumpulan kepala, panjang rantai molekul dan saiz. Faktor-faktor ini mempengaruhi kesan salutan, hidrofobisiti dan keserasian dengan pembawa organik dalam pes.
Tambahan pula, keterlarutan air atau keterlarutan minyak surfaktan merupakan asas penting untuk pemilihannya. Pengubah suai biasa untuk pengubahsuaian kimia permukaan serbuk perak termasuk asid organik, amina lemak atau alkanolamina, sebatian lipid, agen gandingan dan alkohol atau eter rantai panjang.
Untuk meningkatkan prestasi keseluruhan dan kebolehgunaan pes perak konduktif, asid organik, amina organik dan sebatian lipid sering digunakan dalam kombinasi untuk pengubahsuaian permukaan.
Kaedah Komposit Mekanikal
Kaedah komposit mekanikal menggunakan cara mekanikal untuk mengisar dan menghancurkan serbuk perak bagi mendapatkan morfologi atau struktur permukaan tertentu. Semasa pemprosesan mekanikal, bahan tambahan organik sering ditambah untuk meningkatkan penyebaran serbuk 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 salutan tiga rol, mesin salutan kilang pin, dan mesin salutan kilang turbo juga boleh digunakan. Mesin-mesin ini mencapai pengubahsuaian permukaan serbuk perak yang seragam melalui perlanggaran mekanikal, ricih dan geseran. Ini seterusnya meningkatkan penyebaran dan fungsi permukaan.
Pengisaran bebola melibatkan hentaman kuat, penyemperitan dan pengisaran serbuk melalui putaran atau getaran bebola keras (seperti bebola zirkonia atau akik). Kaedah ini boleh menghaluskan butiran dengan ketara dan meningkatkan aktiviti pensinteran. Walau bagaimanapun, penyemperitan dan pengisaran boleh memusnahkan struktur sfera serbuk perak hampir sfera. Oleh itu, ia biasanya sesuai untuk penyediaan dan pengubahsuaian serbuk perak kepingan.
Pengilangan jet udara menggunakan aliran udara bertekanan tinggi untuk memacu peredaran serbuk di dalam ruang pengilangan. Ini menyebabkan perlanggaran dan geseran zarah-zarah dan dinding zarah, mencapai penghancuran, penyebaran dan kesferaan yang lebih baik. Kaedah ini tidak memerlukan bahan tambahan tambahan. Serbuk yang diproses licin, tersebar secara seragam dan bebas daripada kekotoran. Berbanding dengan pengilangan bebola, pengilangan jet udara lebih sesuai untuk rawatan permukaan serbuk sfera. Ia memberi kesan minimum kepada morfologi dan struktur serbuk, mencegah aglomerasi dan mempunyai kecekapan yang lebih tinggi. Ia merupakan kaedah pengubahsuaian permukaan mekanikal yang paling biasa digunakan untuk serbuk perak elektrod sel suria silikon kristal.
Kaedah Salutan Zarah Permukaan
Dengan perkembangan teknologi sel berkecekapan tinggi baharu seperti TOPCon dan HJT, serbuk perak diperlukan untuk mempunyai aktiviti pensinteran yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah bagi memenuhi proses pensinteran sel suria silikon kristal. Penyelesaian biasa adalah dengan menggunakan serbuk perak submikron dan serpihan sebagai pengisi konduktif.
Selain itu, beberapa kajian mencadangkan penggabungan nanoperak dengan mikroperak, terutamanya menyalut nanoperak pada permukaan mikroperak. Ini memastikan pencampuran seragam pada peringkat mikrostruktur dan memberikan struktur permukaan nanoskala baharu kepada mikroperak, memberikan kekonduksian yang tinggi dan aktiviti pensinteran yang tinggi. Kaedah biasa untuk salutan permukaan nanopartikel termasuk kaedah fizikal (salutan mekanikal) dan kimia (penjanaan zarah in-situ).
Salutan mekanikal melibatkan pengadukan mekanikal yang kuat atau impak aliran udara berkelajuan tinggi untuk mencampurkan zarah nano- dan mikroperak, menyebabkan perlanggaran, pengisaran dan penyemperitan, akhirnya membenamkan nanoperak pada permukaan atau lompang mikroperak. Kaedah ini tidak memerlukan bahan tambahan, mudah dan bebas pencemaran, tetapi serbuk nano- dan mikroperak pra-tersebar berkualiti tinggi diperlukan. Keseragaman dan kebolehsebaran nanoperak secara kritikal mempengaruhi konsistensi salutan. Peralatan yang digunakan mungkin termasuk mesin salutan tiga penggelek, kilang pin dan kilang turbo, yang meningkatkan kerumitan dan kos sistem.
Kaedah penjanaan zarah in-situ membentuk zarah nanoperak pada permukaan serbuk perak mikro atau submikron melalui pengurangan kimia. Ini mewujudkan sistem konduktif komposit. Struktur permukaan nano meningkatkan sentuhan antara zarah konduktif selepas pensinteran suhu rendah. Ia membentuk rangkaian konduktif yang lebih lengkap dan meningkatkan kekonduksian pes perak.
Berbanding dengan salutan mekanikal, penjanaan zarah in-situ mencapai salutan yang lebih seragam dan penyebaran yang lebih baik. Walau bagaimanapun, prosesnya lebih kompleks. Kesukaran teknikalnya lebih tinggi, dan masih terdapat jurang yang ketara untuk pengeluaran berskala perindustrian.
Kesimpulan
Secara ringkasnya, pengoptimuman prestasi serbuk perak untuk pes perak sel solar silikon kristal bergantung pada gabungan teknik penyediaan dan rawatan pasca. Pengurangan kimia menyediakan serbuk asas, tetapi pengubahsuaian permukaan adalah penting untuk pes perak berprestasi tinggi. Kaedah termasuk salutan organik, komposit mekanikal dan salutan zarah permukaan, setiap satunya mempunyai kelebihan dan batasan. Pembangunan masa hadapan harus tertumpu pada proses pengubahsuaian permukaan yang cekap dan boleh dikawal. Pengeluaran serbuk perak komposit berbilang skala berskala industri juga diperlukan. Penambahbaikan ini bertujuan untuk mengurangkan kos dan meningkatkan prestasi pes konduktif, memenuhi keperluan sel solar silikon kristal berkecekapan tinggi baharu.
"Terima kasih kerana membaca. Saya harap artikel saya membantu. Sila tinggalkan komen di bawah. Anda juga boleh menghubungi wakil pelanggan dalam talian Zelda untuk sebarang pertanyaan lanjut."
- Dihantar oleh Emily Chen