导电银浆技术分析

1、导电银浆技术分析一. 基本信息：组成：导电相银粉、无机粘结剂玻璃料、有机载体及改善电池性能的微量添加剂组成，其中有机载体包括有机溶剂和有机树脂，它通过丝网印刷或其他喷涂技术将其承印在基底表面，十燥成膜后形成电极。要求：稳定良好的银-硅欧姆接触；高导电率较低成本；良好的焊接性、附着力、 印刷性能以及适宜大规模生产的工艺性。与硅片连接牢固，对酸碱、水汽等的侵蚀有一定抵抗力。这些都对光伏电池的效率产生不同程度的影响。差别：银浆主要原料的一个成分搭配比率， 每个银浆企业都不一样，这个配方是 每个企业核心技术秘密之一。另外，因为技术实力与技术路线不一样， 有些企业的银浆产品稳定性最优，有些是焊接性最优，

2、有些企业的产品虽然没有突出表现但各方面都比较均衡。效果：高性能光伏银浆不仅穿透力强、 印刷性能好，能使电池表面的栅线达到更好的高宽比，减少电池表面的遮光面积，还可以降低电池内部申联电阻，减少光生电流的内部功率损耗，有效提高光伏电池的光电转换效率。二. 材料信息：1. 银微粒的含量：金届银的微粒是导电银浆的主要成份。金届银在浆料中的含量 直接与导电性能有关。从某种意义上讲，银的含量高，对提高它的导电性是有益的，但当它的含量超过临界体积浓度时，其导电性并不能提高。一般含银量在 8090%（重量比）时，导电量已达最高值，当含量继续增加，电性不再提高，电阻值呈上升趋势；当含量低于60%时， 电阻的变化

3、不稳定。在具体应用中，银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值， 还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约，如银微粒含量过高，被连结树脂所裹覆的几率低，固化成膜后银导体的粘接力下降，有银粒脱落的危险。故此，银浆中的银的含量在 6070%是适宜的。2. 银微粒的大小：银微粒的大小与银浆的导电性能有关。在相同的体积下，微粒 大,微粒问的接触几率偏低，并留有较大的空间，被非导体的树脂所占据，从而对导体微粒形成阻隔，导电性能下降。反之，细小微粒的接触几率提高，导电性能得到改善。微粒的大小对导电性的影响，从上述情况来看，只是一种相对的关系。由于受加工条件和丝网印刷方式的影响，既要满足微粒顺利通过丝网的网孔

4、，乂要符合银微粒加工的条件，能使导电微粒顺利通过网孔，密集地沉积在承印物上，构成饱满的导电图形。3. 微粒的形状：银微粒的形状与导电性能的关系十分密切。对于形状需要综合考量来选用。(1) 图：粉末的表观形态及特征参数分析:1#和2#的小于1um的成份大致相当，而3#小于1um的成份只有1#或2#一半,P-1#和P-2#小于1um的成份极少。(2) 图：几种不同粒度银粉的比较分析：显示了粒度大小的顺序：即P-2#> P-1#>3# > 2# > 1# ,几种银粉所制电池片的转换效率和接触电阻的比较6.5101114.5 140.370.30.60.931.11024681

5、01214161# 2# 3# P-1# P-2#转换效率/%00.20.40.60.811.2接触电阻/Q粒径：小粒径：大在实际烧结中，炉子温度会产生波动，因此细颗粒如纳米或者接近于纳米粒度范围的银粒子会熔化。因而，银粉在一定的粒度范围内，即在可熔化的粒度范围之上，有 利于电池片的转换效率的提高。比较1#银粉和2#银粉可知，虽然粒度分布很接近，但2#银粉比1#银粉的转换效率高而接触电阻却较低，这可以说明在相同的粒度范围内，银粉以业 球形比混合型好。相比P-1#和P-2#银粉，银粉粒度增大，但电池片转换效率反而下降，且 接触电阻增大。说明银粉的粒度分布大于纳米范围，较细的颗粒有利于转换效提高。

6、4. 玻璃粉：两个作用。一，腐蚀晶硅，通过腐蚀 SiNx,形成导电通道。二，在浆 料-发射极界面间作为传输媒介。5. 粘合剂：粘合剂乂称结合剂，是导电银浆中的成膜物质。导电银浆对结合剂树脂的选择，有多方面的考虑。不同结合剂的粘度、凝聚性、附着性、热特性等有较大的差异。导电银浆的制造者对于导电银浆所作用的基材、 固化条件、成膜物的理化特性都需要统筹兼顾。6. 溶剂：导电银浆中的溶剂的作用：a、溶解树脂，使导电微粒在聚合物中充分的分散；b、调整导电浆的粘度及粘度的稳定性；c、决定十燥速度；d、改善基材的表面状态，使浆料与基体有很好的密着性能。导电银浆中的溶剂的溶解度与极性， 是选择溶剂的重要参数，

7、这是由于溶剂对印刷适性与基材的结合固化都有较大的影响。此外，溶剂沸点的高低、饱和蒸气压的大小、对人体有无蠹性，都是应该考虑的因素。溶剂的沸点与饱和气压对印料的稳定性与操作的持久性关系重大；对加热固化的温度、速率都有决定性的影响。一般都选用局沸点的溶剂，常用的有BCA（丁基溶酊乙酸酯）、二乙二醇丁酰醋酸酯、二甘醇乙酰醋酸酯、异佛尔酮等。7. 助剂：导电银浆中的助剂主要是指导电银浆的分散剂、流平剂、金届微粒的防氧剂、稳定剂等。助剂的加入会对导电性能产生不良的影响，只有在权衡利弊的情况下适宜 地、选择性地加入。导电银浆按烧结温度不同，分为高温银浆，中温银浆和低温银浆。其中 高中温烧结型银浆主要用在太

8、阳能电池，压电陶瓷等方面。低温银浆主要用在薄膜开关及键 盘线路上面。三. 浆料成分对浆料电性能的影响当玻璃粉含量不变时，电阻率在一定范围内随着银粉的含量逐渐增加而降低。当银粉含量过大时，电阻率反而升高。因为银粉含量过大，玻璃粉含量不变，即浆料的固体含量过大,有机载体含量过低，那么浆料的黏度过大，流平性差，丝网印刷时，不易形成连续致密的银膜，故电阻率过大。当银粉含量不变时，电阻率在一定范围内随着玻璃粉含量的逐渐增加，电阻率逐渐升高，导电性能越差。在浆料烧结过程中，随着温度升高，玻璃粉熔融，由于毛细作用浸润并包裹银颗粒，银粉以银离子的形式溶解在熔融的玻璃相。 当浆料中的玻璃粉含量很少时，银粉由于缺

9、少液相而不能铺展在基板上， 银粒子倾向于沿垂直方向生长，导致银粒子之 间的接触变差。当玻璃粉含量增加到某一值时，玻璃粉能够有效润湿银粉，使银粉充分铺展在基板上，银粒子沿水平方向生长，银粒子的接触更加紧密，能够有效形成导电网络。当玻 璃粉含量继续增加，多余的玻璃粉就会聚集在表面上，导致电性能下降，电阻率增加。同时，当玻璃粉含量过高时，有机载体的含量就越低，有机载体的含量直接影响到浆料的黏度，有机载体的含量越低，浆料的黏度越高，在印刷的过程中，浆料的流平性很差，不利于浆料分布均匀，银粉与玻璃粉容易成团聚态。表：不同配方的浆料及编号图不同配方浆料的烧结银膜表面电阻率结论：#9浆料烧结制备的烧结银膜表

10、面电阻率为1.558 X 10 -3 Q - cm,最低，四. 保温时间对电阻率的影响烧结峰值温度为580C，保温时间为2, 5, 10, 15, 20和30min烧结成膜，测得烧结银膜电阻率，如图所示。由图可知，保温时间为5 min时电阻率最低，导电性能最好。因为当烧结保温时间低于5 min时，玻璃粉受热时间不够充分，不能完全软化铺展，银粉无 法在玻璃粉的包裹下形成良好致密的银膜，不易形成良好的导电网络，故电阻率稍高，导电性能较差。当保温时间为5 mi以上时，随着时间的增加，电阻率明显升高，银膜导电性能降低。产生这一现象的原因是当保温时间过长时，玻璃粉过早进入软化状态，并且长时间的软化 态玻

11、璃会沉积于基板与银膜之间，而与银膜中的银粒子相脱离，导致银膜出现大量空洞，电阻率升高，导电性能较差蹬。长时间较高温度的保温会导致银膜的氧化， 这也是导致电阻率升高，导电性能降低的原因。保温时间与电阻率的关系曲线五. 烧结峰值温度对电阻率的影响升温速率10C/min,达到峰值温度后保温5 min，根据浆料烧结峰值温度540一640 C ,设计了烧结峰值温度为540, 560, 580, 600, 620和640C 6组实验方案，烧结成银膜，测得所烧结银膜电阻率如图所示。并对烧结样品做了 SEMI察，如图所示。烧结峰值温度与电阻率的关系曲线当烧结峰值温度为580 C时，浆料烧结银膜的电阻率最低。此时，玻璃粉包裹银粒子呈均匀铺展，形成良好的导电网络，银膜致密，空洞少，导电性能良好。当玻璃粉加热到接近析晶起始温度时，玻璃就有析晶的趋势。根据晶体形核长大原理，当玻璃中出现晶核时，较长的保温时间和过高的烧结峰值温度都会进一步促进玻 璃粉相变析晶。由于晶体不具备玻璃相的黏度和润湿性， 所以当浆料在烧结过程中析出晶体时，晶体将无法软化铺展。此时的烧结膜将出现大量孔洞，导电性能差，附着力低。实际工业生产中，为防止玻璃粉在浆料烧结中析晶而影响成膜