电极银浆用微纳米银粉的制备与性能研究

黎应芬 童子文 陈雷 朱义祥

黎应芬, 童子文, 陈雷, 朱义祥. 电极银浆用微纳米银粉的制备与性能研究[J]. 粉末冶金技术, 2020, 38(4): 275-282. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019030009
引用本文: 黎应芬, 童子文, 陈雷, 朱义祥. 电极银浆用微纳米银粉的制备与性能研究[J]. 粉末冶金技术, 2020, 38(4): 275-282. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019030009
LI Ying-fen, TONG Zi-wen, CHEN Lei, ZHU Yi-xiang. Preparation and performance of silver micro-nanoparticles for electrode silver paste[J]. Powder Metallurgy Technology, 2020, 38(4): 275-282. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019030009
Citation: LI Ying-fen, TONG Zi-wen, CHEN Lei, ZHU Yi-xiang. Preparation and performance of silver micro-nanoparticles for electrode silver paste[J]. Powder Metallurgy Technology, 2020, 38(4): 275-282. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019030009

电极银浆用微纳米银粉的制备与性能研究

doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019030009
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51802050

贵州省教育厅青年科技人才成长项目 黔教合KY字[2017]223

贵州省科技计划资助项目 黔科合平台人才[2017]5789-04

贵州理工学院大学生创新创业训练计划资助项目 0417181

贵州理工学院大学生创新创业训练计划资助项目 201814440085

详细信息
    通讯作者:

    黎应芬, E-mail: lyf350857423@163.com

  • 中图分类号: TG142.7

Preparation and performance of silver micro-nanoparticles for electrode silver paste

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  • 摘要: 以硝酸银为前驱体, 抗坏血酸为还原剂, 单宁为分散剂, 采用液相化学还原法制备了微纳米超细银颗粒。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、振实密度仪及太阳能性能测试仪等设备研究了反应物浓度、分散剂剂量、pH值等工艺参数对银颗粒形貌、平均粒径及振实密度的影响。结果表明, 当硝酸银浓度为0.1mol·L-1, 抗坏血酸浓度为0.1mol·L-1, 单宁浓度为0.01mol·L-1, pH值为1, 反应温度为25℃时, 能够获得分散性良好的球状银颗粒; 将平均粒径为1.16μm和0.66μm的两种银粉按照一定质量比进行混合, 制备得到的混合银粉最高振实密度可达到6.1g·mL-1; 通过研究基于不同振实密度银粉的银电极表面形貌和电池性能, 可以得出基于振实密度6.1g·mL-1混合银粉所制的银电极相对密度最好, 太阳能电池的光电转换效率最高, 达到17.16%。
  • 图  1  不同硝酸银浓度所制备的银颗粒扫描电子显微形貌:(a)0.03 mol·L-1; (b)0.06 mol·L-1; (c)0.10 mol·L-1; (d)0.15 mol·L-1

    Figure  1.  SEM images of silver particles prepared by different AgNO3 concentrations: (a)0.03 mol·L-1; (b)0.06 mol·L-1; (c)0.10 mol·L-1; (d)0.15 mol·L-1

    图  2  不同抗坏血酸浓度所制备的银颗粒扫描电子显微形貌:(a)0.10 mol·L-1; (b)0.15 mol·L-1; (c)0.20 mol·L-1; (d)0.25 mol·L-1

    Figure  2.  SEM images of silver particles prepared by different C6H8O6 concentrations: (a)0.10 mol·L-1; (b)0.15 mol·L-1; (c)0.20 mol·L-1; (d)0.25 mol·L-1

    图  3  不同单宁浓度所制备的银颗粒扫描电子显微形貌:(a)0.01 mol·L-1; (b)0.05 mol·L-1; (c)0.10 mol·L-1; (d)0.20 mol·L-1

    Figure  3.  SEM images of silver particles prepared by different tannin concentrations: (a)0.01 mol·L-1; (b)0.05 mol·L-1; (c)0.10 mol·L-1; (d)0.20 mol·L-1

    图  4  不同pH值所制备的银颗粒扫描电子显微形貌:(a)1;(b)3;(c)5;(d)7

    Figure  4.  SEM images of silver particles prepared in different pH values: (a)1;(b)3;(c)5;(d)7

    图  5  最优条件下制备银颗粒的X射线衍射图

    Figure  5.  XRD pattern of silver particles prepared under the optimal conditions

    图  6  基于不同振实密度银颗粒的银电极扫描电子显微形貌:(a)5.6 g·m L-1; (b)5.8 g·m L-1; (c)6. 1 g·m L-1

    Figure  6.  SEM images of silver electrodes based on the silver particles with different tap density: (a)5.6 g·m L-1; (b)5.8 g·m L-1; (c)6.1 g·m L-1

    表  1  不同硝酸银浓度所制银粉特性

    Table  1.   Characteristics of silver powders prepared by different AgNO3 concentrations

    硝酸银/(mol·L-1) 平均粒径/μm 振实密度/(g·mL-1)
    0.03 0.66 4.10
    0.06 0.96 4.43
    0.10 1.16 5.20
    0.15 2.35 4.95
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    表  2  不同抗坏血酸浓度所制银粉特性

    Table  2.   Characteristics of silver powders prepared by different C6H8O6 concentrations

    抗坏血酸/(mol·L-1) 平均粒径/μm 振实密度/(g·mL-1)
    0.10 1.16 5.20
    0.15 0.66 4.50
    0.20 0.43 3.60
    0.25 0.25 3.10
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    表  3  不同单宁浓度所制银粉的特性

    Table  3.   Characteristics of silver powders prepared by different tannin concentrations

    单宁/(mol·L-1) 平均粒径/μm 振实密度/(g·mL-1)
    0.01 1.16 5.20
    0.05 0.87 4.20
    0.10 0.95 3.80
    0.20 1.25 3.20
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    表  4  不同pH值所制银粉的特性

    Table  4.   Characteristics of silver powders prepared in different pH values

    pH值 平均粒径/μm 振实密度/(g·mL-1)
    1 1.16 5.20
    3 1.07 4.00
    5 0.90 3.50
    7 0.78 2.80
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    表  5  混合银粉的特性

    Table  5.   Characteristics of the mixed silver powders

    银粉质量比* 平均粒径/μm 振实密度/(g·mL-1)
    9:1 1.13 5.6
    8:2 1.08 5.8
    7:3 1.02 6.1
    6:4 0.98 5.9
    注:比号前面为平均粒径为1.16 μm的银粉,比号后面为平均粒径为0.66 μm的银粉
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    表  6  用不同振实密度银粉所制的太阳能电池光电性能

    Table  6.   Photoelectric performances of the silicon solar cells based on the silver powders with different tap density

    银粉振实密度/(g·mL-1) 开路电压/V 短路电流/A 串联电阻/Ω 填充因子/% 光电转换效率/%
    5.6 0.6008 5.5773 0.0175 77.51 15.36
    5.8 0.6278 5.6083 0.0156 72.61 16.39
    6.1 0.6257 5.6198 0.0086 76.12 17.16
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  • 收稿日期:  2019-03-15
  • 刊出日期:  2020-08-27

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