電子工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了作為關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的導(dǎo)體漿料的應(yīng)用，使其廣泛應(yīng)用于厚膜集成電路、片式元件、微波器件、太陽(yáng)能電池及其他微電子等領(lǐng)域。尤其在太陽(yáng)能領(lǐng)域，導(dǎo)電銀漿作為太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要輔料對(duì)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率有重要影響，且導(dǎo)電銀漿成本目前約占太陽(yáng)能電池生產(chǎn)成本的15%~20%，由于太陽(yáng)能電池趨于高效率和低成本化，因此對(duì)導(dǎo)電銀漿的成本和性能提出了更高的要求。銀粉作為導(dǎo)電銀漿的主要原料，其形貌結(jié)構(gòu)、粒度及分布特征、松裝和振實(shí)密度、比表面積、燒結(jié)性能、耐蝕性等各方面因素都會(huì)對(duì)銀漿的使用性能產(chǎn)生影響，特別是形貌結(jié)構(gòu)和粒度特征能夠直接或間接決定其他性能。

銀粉據(jù)形貌主要分為球狀結(jié)構(gòu)銀粉、片式結(jié)構(gòu)銀粉以及枝狀結(jié)構(gòu)銀粉等。銀粉的形貌會(huì)對(duì)銀漿燒結(jié)厚膜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而影響電池片的性能。這是由于表面形狀越復(fù)雜的顆粒體系擁有更大的表面自由能，易發(fā)生團(tuán)聚，使銀漿在燒結(jié)過(guò)程中易收縮變形，從而影響銀漿的使用性能。同時(shí)，采用表面粗糙度較高并且存在一定微孔的銀粉所制得的銀漿與電池片有較大的附著力。

1.球形銀粉

球形銀粉具有較高的球形度，由球形銀粉所配制的銀漿流動(dòng)性好，能較好地通過(guò)正極細(xì)柵線(xiàn)，因此球形銀粉的性質(zhì)能夠滿(mǎn)足正面銀漿銀漿對(duì)銀粉的需求。相對(duì)于背面銀漿，正面銀漿對(duì)銀粉導(dǎo)電性能要求更高，另外為確保充分的銀粉接觸面積，銀漿供應(yīng)商選擇將大粒徑和小粒徑的銀粉混合使用。

光伏導(dǎo)電銀漿分類(lèi)

球形銀粉

但不同生產(chǎn)方法以及表面處理會(huì)影響銀漿的性能，通常球狀銀粉可以通過(guò)蒸發(fā)冷凝法、銀鹽分解法（主要包括硝酸銀直接噴霧熱分解法、銀化合物熱分解-燒結(jié)法和銀鹽分解-包覆燒結(jié)法）和液相還原法制備。

（1）蒸發(fā)冷凝法

蒸發(fā)冷凝法是通過(guò)直接加熱銀塊使其氣化，再利用惰性氣體的碰撞和冷凝過(guò)程制備球形銀粉。其優(yōu)點(diǎn)包括較短的生產(chǎn)周期、良好的球形度以及高結(jié)晶度；主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程能耗先對(duì)較高，此外產(chǎn)品的粒度分布較為廣泛。

蒸發(fā)冷凝法制備球形銀粉

（2）銀鹽分解法

①硝酸銀直接噴霧熱分解法：采用硝酸銀直接噴霧熱分解形成球銀粉，通過(guò)對(duì)多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來(lái)獲得具有均勻粒徑和良好球形度的銀粉。但所制備銀粉的粒徑分布相對(duì)較寬，無(wú)法滿(mǎn)足正面銀漿調(diào)制中對(duì)粒徑分布的較為嚴(yán)格的要求。

②銀化合物熱分解-燒結(jié)制備法：先用K⁺、Na⁺、NH⁴⁺的氫氧化物、碳酸鹽、草酸

鹽制備銀鹽，將這些銀鹽顆粒經(jīng)過(guò)分散處理后經(jīng)過(guò)熱分解和致密化燒結(jié)，最終獲得球形度良好且結(jié)晶性高的銀粉。但這種方法在燒結(jié)過(guò)程中容易形成硬團(tuán)聚甚至多孔體，因此在分解前需確保銀鹽顆粒充分分散和粒徑均勻，同時(shí)需配置回收含銀廢水的設(shè)備。

硝酸銀直接噴霧熱分解和銀化合物熱分解-燒結(jié)制備球形銀粉的工藝流程

③銀鹽分解-包覆燒結(jié)法：先合成碳酸銀前軀體，然后用包覆劑均勻包覆。包覆后的碳酸銀前軀體經(jīng)低溫脫結(jié)晶水、高溫?zé)岱纸夂椭旅芑療Y(jié)，洗滌后得到高結(jié)晶度銀粉。這一制備方法制備的銀粉優(yōu)點(diǎn)在于球形度和分散性良好，但在沉淀過(guò)程中需處理含銀尾液，受前軀體碳酸銀粒徑的限制，需要進(jìn)一步研究碳酸銀前軀體的粒徑均勻可控的工藝條件。

銀鹽分解-包覆燒結(jié)法制備球形銀粉的工藝流程

（3）液相還原法

液相還原法是銀粉廠(chǎng)商普遍采用的方法，通過(guò)將還原劑直接加入銀鹽溶液中實(shí)現(xiàn)。這一工藝方法具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括較低的設(shè)備投資成本、短的生產(chǎn)周期、低成本、易于控制的工藝條件，以及便于規(guī)模化生產(chǎn)。

液相還原法

2.片狀銀粉

片狀銀粉主要由球形銀粉經(jīng)過(guò)加工制得。由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，此類(lèi)銀粉在銀漿中的接觸面積比其它形貌的銀粉要大，制得的銀漿電阻更小，導(dǎo)電性能更好。同時(shí)片狀銀粉在銀漿中呈片式結(jié)構(gòu)，能夠提高銀漿燒結(jié)的致密性。同時(shí)片狀銀粉的表面積比其他銀粉要大，這意味著由等質(zhì)量片狀銀粉制成的銀漿有著更大的涂膜面積，從而使它能夠在降低銀漿中銀含量和涂層厚度的同時(shí)保持著良好的導(dǎo)電性。另外，片狀銀粉具有較寬的撓度范圍和抗折裂伸張?zhí)匦裕纱蟠筇岣唠娮釉目煽啃浴Ｒ虼耍嗽诠夥I(lǐng)域，片狀銀粉在微電子技術(shù)、柔性顯示技術(shù)、光伏產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

但由于片狀銀粉制備的銀漿流動(dòng)性較差，因此在太陽(yáng)能電池中不適用于精細(xì)度要求高的正面電極的應(yīng)用，但可以運(yùn)用于電池片背面，參數(shù)要求不高的場(chǎng)景，有效地降低成本，同時(shí)保持電池片較低的電阻率。

片狀銀粉

片狀銀粉可以通過(guò)機(jī)械球磨法和化學(xué)還原法等方法制備。

（1）機(jī)械球磨法

機(jī)械球磨法制備片狀銀粉通常是以AgNO₃或Ag₂O為銀源，在添加劑或分散劑的保護(hù)作用下采用化學(xué)沉淀法利用還原劑將其還原為不同粒徑的球形銀顆粒，再通過(guò)控制球料比、球磨助劑、固液比、球磨時(shí)間等參數(shù)采用機(jī)械球磨法將球形銀顆粒球磨得到片狀銀粉。球磨過(guò)程實(shí)際是通過(guò)磨球在罐體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從罐體最高點(diǎn)落下時(shí)對(duì)處于罐體下方的球形銀粉施加的“打、砸”作用使球形銀粉變形成為片狀銀粉。

目前機(jī)械球磨法制備的片狀銀粉粒徑一般為微米級(jí)，銀粉色澤光亮、密度大、機(jī)械性能好、比表面積大；產(chǎn)率高，成本相對(duì)較低，是目前生產(chǎn)超細(xì)片狀銀粉的主要方法之一。但球磨工藝容易出現(xiàn)批次質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，在球磨的過(guò)程中容易帶入雜質(zhì)，影響銀粉的純度，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生硬化，不易達(dá)到要求的細(xì)度，并且能耗高。

（2）化學(xué)還原法

化學(xué)還原法制備片狀銀粉要經(jīng)過(guò)化學(xué)還原、沉淀這一過(guò)程，包括銀離子的還原、過(guò)飽和、成核、生成銀晶和銀核長(zhǎng)大、團(tuán)聚等幾個(gè)步驟。將還原劑如抗壞血酸、甲醛、維生素 B2、過(guò)氧化氫、葡萄糖、維生素C、乙二醇等，直接作用于銀鹽溶液，在銀粒子沉淀的過(guò)程中，采用如光輻射、加入其他輔助化學(xué)品等手段以獲得片狀形貌的銀粉。

化學(xué)法制備的片狀銀粉不會(huì)因機(jī)械球磨而進(jìn)一步污染，純度高，粒子結(jié)構(gòu)均勻，且該法可以較為精確地控制反應(yīng)條件，有利于得到粒徑和形狀可控的片銀。但是銀粒子濃度偏低，成本偏高且產(chǎn)率低，無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)片狀銀粉的大量需求，提高反應(yīng)體系的銀粒子濃度會(huì)導(dǎo)致納米銀粉形貌不可控制、粒徑分布范圍寬等問(wèn)題。

液相還原法制備球形銀粉和機(jī)械球磨法與化學(xué)還原法制備片形銀粉

3.樹(shù)枝狀銀粉

樹(shù)枝狀銀粉由銀粉粒子自發(fā)聚集成高度有序的枝狀結(jié)構(gòu)而形成。但由樹(shù)枝狀銀粉配制的銀漿燒結(jié)后形成的厚膜通常過(guò)于疏松且導(dǎo)電性不好，這是因?yàn)闃?shù)枝狀銀粉表面能過(guò)大，容易團(tuán)聚，導(dǎo)致由樹(shù)枝狀銀粉制得的銀漿在印刷時(shí)透過(guò)絲網(wǎng)的能力較差，且銀漿在燒結(jié)時(shí)由于收縮嚴(yán)重，厚膜的連續(xù)性也很差。基于上述原因，太陽(yáng)能電池銀漿中一般不使用樹(shù)枝狀銀粉。

樹(shù)枝狀銀粉

不過(guò)對(duì)于作為導(dǎo)電填料用于導(dǎo)電膠時(shí)，在一定填充量的條件下，填料的形狀及大小決定了填料之間的接觸面積和接觸概率，對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成有重要影響。采用不規(guī)則的填料如樹(shù)枝狀的銀粉，可以增大銀粉間相互接觸的概率，有利于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成,進(jìn)而降低了穿流閾值，在較低的填充量(40%)下就可以得到較低的電阻率。片狀銀粉的分散性不如樹(shù)枝狀銀粉，需要較高的填充量(70%)，但片狀銀粉之間的接觸面積比樹(shù)枝狀銀粉大，因而具有較低的電阻率。

目前行業(yè)中通常采用制備樹(shù)枝狀銀包銅粉來(lái)替代銀粉，可大幅降低成本，樹(shù)枝狀銀包銅粉在導(dǎo)電膠和導(dǎo)電材料、微電子領(lǐng)域聚合物漿料、導(dǎo)靜電涂料、表面金屬化處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

參考來(lái)源：

1.銀粉性質(zhì)對(duì)太陽(yáng)能電池漿料的影響、董弋、郭少青、李鑫、董紅玉（功能材料）；

2.電力設(shè)備行業(yè)光伏銀粉、銀漿行業(yè)深度報(bào)告：電池片技術(shù)革新勝負(fù)手，國(guó)產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)（西部證券）；

3.導(dǎo)電膠的研究進(jìn)展，蘇輝煌、鐘新輝、詹國(guó)柱、余英豐（粘接）。

粉體圈小吉

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