王 靜， 王海清， 萬莉莎， 蔡勝勝， 伍 洋

（四川東樹新材料有限公司，四川德陽 61800）

0 引言

當(dāng)前太陽能電池領(lǐng)域發(fā)展迅猛，其中N 型電池被視為未來的趨勢。異質(zhì)結(jié)電池作為N 型電池的代表，具有制備步驟簡單、效率高、無衰減等優(yōu)勢，因此其發(fā)展備受關(guān)注。異質(zhì)結(jié)用銀漿作為其關(guān)鍵功能材料，通過絲網(wǎng)印刷工藝制得導(dǎo)電柵線，提供附著力、電性能。異質(zhì)結(jié)電池自身發(fā)展需提高電性能、降低成本，促使異質(zhì)結(jié)銀漿需具備優(yōu)異的印刷性、電性能、附著力、穩(wěn)定性的同時(shí)，還需具備更低的成本。

當(dāng)前，國內(nèi)僅有少數(shù)的漿料廠家可以提供異質(zhì)結(jié)電池用銀漿，市場占有率比較小，存在一定的技術(shù)瓶頸，主要還是依靠日本京都一來公司的進(jìn)口。

1 異質(zhì)結(jié)銀漿

異質(zhì)結(jié)銀漿即高效N 型硅異質(zhì)結(jié)電池用銀漿。異質(zhì)結(jié)太陽能電池由日本三洋公司發(fā)明，其特征是在晶體硅襯底上沉積非晶硅薄膜形成的P-N 結(jié)器件，具有轉(zhuǎn)換效率高、溫度系數(shù)低、無光致衰減（LID）和電位誘發(fā)衰減（PID）效應(yīng)以及可以雙面發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展高效太陽電池的重要選擇對(duì)象[1]。異質(zhì)結(jié)電池工藝需在200 ℃以下進(jìn)行，因此異質(zhì)結(jié)用銀漿不同于其他晶硅電池用高溫銀漿，其使用低溫銀漿。

異質(zhì)結(jié)銀漿一般由導(dǎo)電填料和有機(jī)聚合物組成。導(dǎo)電填料一般為銀粉，偶有其他合金導(dǎo)電填料，主要起傳導(dǎo)電子作用，決定了異質(zhì)結(jié)銀漿的電性能。有機(jī)聚合物主要由多種復(fù)合樹脂、溶劑、固化劑和其他助劑構(gòu)成。樹脂如環(huán)氧樹脂、聚氨酯等，經(jīng)固化后作為分子結(jié)構(gòu)骨架，連接左右，決定粘結(jié)強(qiáng)度等物理特性。溶劑和助劑主要是調(diào)節(jié)漿料的黏度、流平性，決定漿料的印刷性。固化劑主要是對(duì)集體粘結(jié)相進(jìn)行固化[2]。各原材料組分通過高速攪拌、三輥研磨制成均勻的漿料。異質(zhì)結(jié)用銀漿通過絲網(wǎng)印刷于電池片上，再經(jīng)烘干固化制得金屬柵線。

2 異質(zhì)結(jié)用銀漿的現(xiàn)狀

異質(zhì)結(jié)銀漿作為由熱固型樹脂和固化劑構(gòu)成的銀漿，不含有玻璃粉，采用低溫固化方式制備柵線，因此是低溫銀漿的種類之一。低溫銀漿可分為太陽能電池用低溫銀漿和柔性基材用低溫銀漿。柔性基材用低溫固化銀漿主要用于電子標(biāo)簽、薄膜開關(guān)等領(lǐng)域[3],該類銀漿主要印刷在PET、PC 等基材上。這類柔性基材用低溫銀漿通常其固含量較低，用量規(guī)模相對(duì)光伏市場較小。異質(zhì)結(jié)銀漿附著基材為ITO、IWO 等TCO 層，同時(shí)異質(zhì)結(jié)銀漿由于其金屬柵線的作用，對(duì)導(dǎo)電性能要求高，相對(duì)觸摸屏這類低溫銀漿，異質(zhì)結(jié)銀漿具有高的固含量，成漿難度較高。

2.1 異質(zhì)結(jié)銀漿文獻(xiàn)方面

華東理工大學(xué)、中國科學(xué)院等對(duì)異質(zhì)結(jié)銀漿均有研究，目前主要研究方向有銀粉或銀包銅形貌、粒徑，樹脂固化劑種類，溶劑類型，固化機(jī)理等對(duì)漿料性能的影響。例如CHEN D P 等[4]研究表明納米銀顆粒比微米銀顆粒更適合異質(zhì)結(jié)電池。LI Y 等[5]提出添加納米銀粉降低電極與ITO的接觸電阻。李森等[6]介紹了異質(zhì)結(jié)銀漿的制備方法，探討了銀粉形貌、基體樹脂可靠性、觸變劑等對(duì)異質(zhì)結(jié)銀漿性能的影響。LI X 等[7]討論了異質(zhì)結(jié)銀漿附著力與固化溫度、固化時(shí)間和固化劑用量之間的關(guān)系。

異質(zhì)結(jié)銀漿的評(píng)價(jià)方法也是研究的重點(diǎn)。茍鵬飛等[8]研究了異質(zhì)結(jié)漿料印刷后電極的體積電阻率測試方法，對(duì)比了直流電阻法和四探針法的影響，為后續(xù)異質(zhì)結(jié)銀漿的評(píng)價(jià)提供方法。

異質(zhì)結(jié)銀漿和其他金屬化方法也是各位學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。張敏等[9]對(duì)比了絲網(wǎng)印刷技術(shù)、電鍍技術(shù)、噴墨打印技術(shù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行了展望。ERATH 等[10]研究了不同的金屬化方法并比較了它們對(duì)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的適用性。其他技術(shù)的發(fā)展勢必會(huì)影響異質(zhì)結(jié)銀漿的發(fā)展。

2.2 異質(zhì)結(jié)銀漿專利方面

近幾年來關(guān)于異質(zhì)結(jié)銀漿方面的專利不斷涌現(xiàn)，各大銀漿廠商均有專利方面的進(jìn)展。京都一來公司作為異質(zhì)結(jié)銀漿行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，其主要專利有：一種含有銅、銅合金、銀包銅和銀包銅合金銀漿的制備方法，并添加鋯、鎂、鋁、硅、銻、以及鉍[11]；一種太陽電池用的含有銀包銅類漿料的制備方法，其中添加烷基或烯基琥珀酸系化合物，該物質(zhì)對(duì)漿料的穩(wěn)定性起到十分關(guān)鍵性作用[12]；除了銀粉以外，可以添加線型脂類或者胺類醚類化合降低低溫銀漿的體積電阻[13]。京都一來公司基本全方面覆蓋了異質(zhì)結(jié)銀漿的研究。

目前國內(nèi)報(bào)道有出貨的廠家有蘇州晶銀新材料科技有限公司和深圳銀屏科技公司。報(bào)告顯示2020年7月蘇州晶銀公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)銀漿量產(chǎn)，并提供一種液體環(huán)氧樹脂和熱陽離子固化劑制備低溫銀漿的方法，其制備的銀漿具有導(dǎo)電率高、焊接拉力大、觸變性和印刷涂布性好的特點(diǎn)[14]。此外深圳銀屏科技公司在異質(zhì)結(jié)銀漿方面成果顯著，2021 年實(shí)現(xiàn)了出貨，先提出固體丙烯酸改性環(huán)氧樹脂樹脂、餅狀銀粉、封閉異氰酸酯等制備異質(zhì)結(jié)低溫銀漿[15]，后基于降本需求，提出添加銦合金粉制備附著力強(qiáng)的銀包銅/銀漿，具有性能和成本的優(yōu)勢[16]，其樹脂使用飽和聚酯樹脂或丙烯酸樹脂。

針對(duì)異質(zhì)結(jié)銀漿的缺點(diǎn)，各家均提出優(yōu)化方案。在導(dǎo)電性能上，主要關(guān)注優(yōu)化接觸電阻和體電阻。例如：“上海銀漿科技”添加電極石墨、氧化錫作為導(dǎo)電助劑，優(yōu)化了柵線形貌及導(dǎo)電性能，降低了與非晶硅薄膜層的接觸電阻[17]；“西安宏星”采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米銀粉進(jìn)行改性，提高分散性解決電阻過高問題[18]。在印刷性能上，目前異質(zhì)結(jié)銀漿整體印刷性較差，因此通過有機(jī)體系潤濕性改進(jìn)可增強(qiáng)異質(zhì)結(jié)銀漿的印刷性?！澳贤ㄌ焓ⅰ碧岢鎏砑迎h(huán)氧增韌劑增加樹脂體系的韌性，促使?jié){料與基材緊密接觸，同時(shí)添加咪唑類固化促進(jìn)劑降低固化溫度，最終制得粘連性好、印刷性好、填充因子高、浸潤性好、固化溫度低的異質(zhì)結(jié)銀漿[19]?！疤K州伯特瑞”添加改性聚酯類活性分散劑作為潤濕分散劑，同時(shí)優(yōu)化片粉和球粉比率制備出印刷性好、電阻低的異質(zhì)結(jié)銀漿[20]。在長期穩(wěn)定性上，目前異質(zhì)結(jié)銀漿主要采用樹脂固化劑體系，需要低溫（低于5℃）儲(chǔ)藏，這也是其運(yùn)輸成本增加的關(guān)鍵性原因?！疤K州瑞力博”采用長期潛伏型固化引發(fā)劑，即1-氟-2,4,6-三甲基吡啶四氟化硼，制備的異質(zhì)結(jié)銀漿可實(shí)現(xiàn)室溫儲(chǔ)存[21]。

3 異質(zhì)結(jié)銀漿發(fā)展趨勢

異質(zhì)結(jié)銀漿專用于異質(zhì)結(jié)太陽能電池，因此異質(zhì)結(jié)銀漿規(guī)?；l(fā)展需依賴于整個(gè)異質(zhì)結(jié)電池行業(yè)的發(fā)展。異質(zhì)結(jié)銀漿的發(fā)展重點(diǎn)在于降低成本和提升導(dǎo)電性能兩個(gè)方面。降本方面主要在于使用低成本的金屬如銅、鎳等代替銀，其中使用銀包銅最被看好。異質(zhì)結(jié)銀漿低溫固化的工藝有利于銀包銅漿料的穩(wěn)定性。目前下游異質(zhì)結(jié)廠家積極嘗試使用銀包銅漿料降低成本，但穩(wěn)定性終端電站的結(jié)果未出，待電站驗(yàn)證了穩(wěn)定性無問題，未來異質(zhì)結(jié)銀漿的風(fēng)向標(biāo)可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。提升導(dǎo)電性能，主要依靠銀漿自身制成柵線的體積電阻降低，或者降低與非晶硅薄膜的接觸電阻，目前主要有添加納米銀粉、環(huán)氧樹脂增韌劑、線型脂類化合的方式等。

4 結(jié)束語

本文從文獻(xiàn)和專利兩個(gè)方面回顧了異質(zhì)結(jié)銀漿的研究進(jìn)展。異質(zhì)結(jié)銀漿未來研究的重點(diǎn)在于降本和降低接觸電阻。研究者可通過銀包銅等低成本導(dǎo)電相的方式降低成本。同時(shí)研究者需關(guān)注電鍍、噴墨技術(shù)等金屬化柵線的方式，把握異質(zhì)結(jié)的研究方向。