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.
Zelfs het ruwe poeder dat is bereid met de gangbare chemische reductiemethode voldoet echter nog steeds niet aan de prestatie-eisen voor zilverpoeder dat wordt gebruikt in zilverpasta voor kristallijne siliciumzonnecellen. Ten eerste hebben de zilverpoederdeeltjes, vanwege hun kleine formaat en hoge oppervlakte-energie, de neiging om tijdens het drogen samen te klonteren. Eenmaal samengeklonterd, zijn ze moeilijk mechanisch te breken. Dit resulteert in een slechte dispersie en heeft een ernstige invloed op de fysische eigenschappen en functionaliteit van het zilverpoeder.
Nog belangrijker is dat onbehandelde zilverpoederdeeltjes gemakkelijk zachte agglomeraten vormen in de drager. Dit vermindert de dispersie, stabiliteit, zeefdrukreologie, filmvorming en uithardingseigenschappen van de pasta. Het heeft ook een negatieve invloed op de prestaties en de opslag van geleidende zilverpasta.
Nabewerking van het geprepareerde zilverpoeder is daarom een cruciale stap voor de toepassing ervan. De belangrijkste nabewerkingsmethode is oppervlaktemodificatie van zilverpoeder. Momenteel is onderzoek naar oppervlaktemodificatie van zilverpoeder nog niet systematisch, en slechts een paar fabrikanten beheersen de relevante technologie. Dit leidt tot hoge prijzen voor zilverpoeder en zilverpasta. Het belemmert bovendien de verdere ontwikkeling van kristallijne siliciumzonnecellen.
De belangrijkste methoden voor oppervlaktemodificatie van zilverpoeder zijn:
Organische coatingmethode
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.
Het algemene proces voor het modificeren van organische coatings is het mengen van de organische modifier met het poeder, gedurende een bepaalde tijd roeren, vervolgens scheiden, wassen en drogen. Deze methode is eenvoudig uit te voeren, efficiënt en geschikt voor bolvormige of vlokvormige zilverpoeders met afmetingen in de micron-, submicron- en nanometerklassen.
Bij de organische coatingmodificatie van kristallijn silicium zonnecelelektroden met zilverpoeder is de keuze van de organische coatingmiddelen cruciaal. Over het algemeen zijn de belangrijkste kenmerken van organische modificatoren de lading van de kopgroep, de lengte van de moleculaire keten en de grootte. Deze factoren beïnvloeden het coatingeffect, de hydrofobiciteit en de compatibiliteit met de organische drager in de pasta.
Bovendien is de wateroplosbaarheid of olieoplosbaarheid van oppervlakteactieve stoffen een belangrijke factor bij de selectie ervan. Veelgebruikte modificatoren voor chemische oppervlaktemodificatie van zilverpoeder zijn onder andere organische zuren, vetaminen of alkanolaminen, lipiden, koppelingsmiddelen en langeketenalcoholen of -ethers.
Om de algehele prestaties en toepasbaarheid van geleidende zilverpasta te verbeteren, worden vaak organische zuren, organische aminen en lipideverbindingen in combinatie gebruikt voor oppervlaktemodificatie.
Mechanische composietmethode
Bij de mechanische composietmethode wordt zilverpoeder mechanisch vermalen en verpulverd om een specifieke oppervlaktemorfologie of -structuur te verkrijgen. Tijdens de mechanische verwerking worden vaak organische additieven toegevoegd om de poederdispersie en de oppervlaktechemie te verbeteren.
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 drie-rollen coatingmachine, pinmolen coatingmachine, En turbomolen coatingmachine Deze machines kunnen ook worden gebruikt. Ze zorgen voor een uniforme oppervlaktemodificatie van zilverpoeder door mechanische botsing, afschuiving en wrijving. Dit verbetert de dispersie en de oppervlaktefunctionaliteit verder.
Kogelmalen omvat het krachtig vermalen, extruderen en malen van poeder door de rotatie of vibratie van harde kogels (zoals zirkonia- of agaatkogels). Deze methode kan de korrelgrootte aanzienlijk verfijnen en de sinteractiviteit verbeteren. De extrusie en het malen kunnen echter de bolvormige structuur van bijna bolvormig zilverpoeder aantasten. Daarom is deze methode doorgaans geschikt voor de bereiding en modificatie van zilverpoeder in vlokvorm.
Bij luchtstraalmalen wordt een hogedruk luchtstroom gebruikt om poeder in de maalkamer te laten circuleren. Dit veroorzaakt botsingen en wrijving tussen de deeltjes onderling en tussen de deeltjes en de wand, wat leidt tot verpulvering, dispersie en een verbeterde bolvormigheid. Deze methode vereist geen extra toevoegingen. Het verwerkte poeder is glad, gelijkmatig verdeeld en vrij van onzuiverheden. In vergelijking met kogelmalen is luchtstraalmalen geschikter voor de oppervlaktebehandeling van bolvormig poeder. Het heeft minimale invloed op de morfologie en structuur van het poeder, voorkomt agglomeratie en is efficiënter. Het is de meest gebruikte mechanische oppervlaktebehandelingsmethode voor zilverpoeder in kristallijne silicium elektroden voor zonnecellen.
Oppervlaktedeeltjescoatingmethode
Met de ontwikkeling van nieuwe, zeer efficiënte celtechnologieën zoals TOPCon en HJT, is het nodig dat zilverpoeders een hogere sinteractiviteit bij lagere temperaturen hebben om te voldoen aan het sinterproces van kristallijne siliciumzonnecellen. Een veelgebruikte oplossing is het gebruik van submicron- en vlokvormige zilverpoeders als geleidende vulstoffen.
Daarnaast suggereren sommige studies het combineren van nanosilver met microsilver, met name het coaten van nanosilveroppervlakken op microsilveroppervlakken. Dit zorgt voor een uniforme menging op microstructuurniveau en geeft microsilver een nieuwe oppervlaktestructuur op nanoschaal, wat resulteert in zowel een hoge geleidbaarheid als een hoge sinteringsactiviteit. Gangbare methoden voor het coaten van nanodeeltjes omvatten fysische (mechanische coating) en chemische (in-situ deeltjesgeneratie) methoden.
Mechanische coating omvat het krachtig mechanisch roeren of het gebruik van een hogesnelheidsluchtstroom om nano- en microsilverdeeltjes te mengen. Dit veroorzaakt botsingen, vermaling en extrusie, waardoor nanosilver uiteindelijk wordt ingebed in het oppervlak of de holtes van microsilver. Deze methode vereist geen additieven, is eenvoudig en milieuvriendelijk, maar vereist wel hoogwaardige, vooraf gedispergeerde nano- en microsilverpoeders. De uniformiteit en dispergeerbaarheid van nanosilver zijn cruciaal voor de consistentie van de coating. De gebruikte apparatuur kan bestaan uit driewalscoatingmachines, pinmolens en turbomolens, wat de complexiteit en de kosten van het systeem verhoogt.
De in-situ deeltjesgeneratiemethode vormt nanosilverdeeltjes op het oppervlak van micro- of submicronzilverpoeders door middel van chemische reductie. Dit creëert een composiet geleidend systeem. De nanosurface-structuur verbetert het contact tussen de geleidende deeltjes na sinteren bij lage temperatuur. Het vormt een completer geleidend netwerk en verbetert de geleidbaarheid van zilverpasta.
Vergeleken met mechanische coating levert in-situ deeltjesgeneratie een meer uniforme coating en betere dispersie op. Het proces is echter complexer. De technische moeilijkheidsgraad is hoger en er is nog een aanzienlijke kloof te overbruggen voordat het op industriële schaal kan worden toegepast.
Conclusie
Samenvattend komt het optimaliseren van de prestaties van zilverpoeder voor zilverpasta in kristallijne siliciumzonnecellen neer op een combinatie van voorbereidings- en nabewerkingstechnieken. Chemische reductie levert het basispoeder op, maar oppervlaktemodificatie is essentieel voor hoogwaardige zilverpasta. Methoden omvatten organische coating, mechanische composiet en oppervlaktecoating met deeltjes, elk met hun eigen voordelen en beperkingen. Toekomstige ontwikkelingen zouden zich moeten richten op efficiënte en beheersbare oppervlaktemodificatieprocessen. Ook is er behoefte aan industriële productie van composietzilverpoeders met meerdere schalen. Deze verbeteringen zijn erop gericht de kosten te verlagen en de prestaties van de geleidende pasta te verbeteren, om zo te voldoen aan de eisen van nieuwe, zeer efficiënte kristallijne siliciumzonnecellen.
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je kunt ook contact opnemen met de klantenservice van Zelda Online voor verdere vragen.
— Geplaatst door Emily Chen