低成本银包覆铜导电浆料的可控制备及其在太阳能电池中的应用

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Layman_Zhejiang
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传统太阳能电池正电极一般使用主要成分为金属银的导电浆料制成。金属银虽然抗氧化性能好,电学性能优异,但是其高昂的价格增加了太阳能电池的成本,限制了其进一步的应用。相对而言,金属铜价格便宜,电学性质良好,具有作为低成本导电材料的潜力,但是其氧化稳定性差,容易被氧化失去导电性,因此无法直接成为导电浆料的导电相填料。本文中利用在铜外包覆银的方法,形成银铜包覆结构的导电颗粒,在增加氧化稳定性的同时,成功地降低了成本,得到了新的低成本导电浆料。首先我们优化了银层的包覆工艺。在调整合适的反应物浓度,滴加顺序和速度,以及选择合适的络合剂后,我们成功的得到了完整连续的包覆结构。结果显示,最终制备得到的银包铜粉末具有标准的银包覆铜核壳结构,并且包覆层效果良好,常温下抗氧化性能优良,其平均包覆厚度为75 nm,颗粒平均直径约为520nm。然后,我们利用银包铜粉末制备了导电浆料,并进一步探索了银包铜粉末中银铜比例对导电浆料性能的影响。结果表明银包铜粉末中,只有当铜银比为10:1与2:1时才能形成良好完整的包覆效果,其中后者的银包覆层更厚。而且不同铜银比例的银包铜粉末具有不同的热氧化稳定性。银包铜粉末中银含量越高,其热氧化稳定性能越强。一般说来,10:1比例的银包铜粉末在198.6℃下才开始氧化,而铜银比为2:1的银包铜粉末在236.6℃下才开始氧化。从不同材料制备的导电薄膜电阻率来看,铜银比为10:1的银包铜粉末最适合作为低温极低成本导电浆料,其电阻率为2.96×10-2Ω?cm,而铜银比为2:1的银包铜粉末最适合作为高温低成本导电浆料,其电阻率为7.143×10-5Ω?cm。利用铜银比为2:1的银包铜粉末制备得到的太阳能电池片效率接近于传统商业银浆太阳能电池片,表明这种银包铜粉末拥有作为太阳能电池正电极导电浆料的巨大潜力。
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