一种太阳能电池银粉制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池板技术领域，具体涉及一种太阳能电池银粉制备方法。

背景技术

太阳能电池正面银浆是制备太阳能电池正面电极的核心原材料。正面电极起着汇集电流，导出电流的重要作用。正面电极的宽高比、致密性、附着力等性能都对太阳能电池的电池效率和寿命有着重要的影响。太阳能电池正面银浆包含超细银粉、玻璃粉、有机溶剂。其中，银粉占太阳能电池正面银浆固含量的90%左右，其品质直接影响着电池的效率；目前产业化制备超细银粉的方法以液相化学还原法为主。其传统工艺是以反应釜为反应容器，采用机械搅拌的方式，通过在银盐溶液中投入还原剂溶液实现银颗粒的沉淀。这种方法的成核与晶核生长同时进行，无法实现对银粉关键参数的控制，导致生产的银粉粒径分布宽，结晶性差，形貌多样，振实密度低，难以满足太阳能电池正面银浆的技术需求。

公开号为cn103624267a的中国发明专利于2014年3月12日公开了一种连续法制备银粉的方法，其将硝酸银、ph调节剂、络合剂、分散剂溶解于去离子水，配制成银离子浓度为0.3-3mol/l的溶液；将还原剂、ph调节剂溶于去离子水配制还原剂溶液，通过调节银离子溶液与还原剂溶液反应时的温度、ph值、流量与注入夹角来控制银粉的粒径，从而得到性能稳定、分散性高、粒径分布均匀的银粉。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的银粉粒径分布宽、外形粒径不规则以及反应效果差等缺陷，本发明公开了一种太阳能电池银粉制备方法，采用本发明生产的太阳能电池板银浆银粉具有粒度分布均匀、形貌规则、结晶性强、分散性好、振实密度高等优点。同时能够有效提高反应液的利用率，降低企业的环保排放压力里和生产成本压力，具有良好的经济效益。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种太阳能电池银粉制备方法，其特征在于：包括以下步骤

a、将氯化银、分散剂和去离子水加入第一配液罐中配制成银离子浓度为0.2-2mol/l的第一混合溶液,分散剂与相应银盐的质量比为0.002-0.4，第一混合溶液的ph值为3；将碳酸银、分散剂和去离子水加入第二配液罐中配制银离子浓度为0.2-2mol/l的第二混合溶液，分散剂与相应银盐的质量比为0.002-0.4，第二混合溶液的ph值为1-10；

b、将还原剂和去离子水分别加入第一还原剂罐和第二还原剂罐中配制还原剂溶液，还原剂溶液的摩尔量是步骤a中所述第一混合溶液和第二混合溶液中银离子摩尔量的0.6-1.5倍；

c、将步骤a中配制的第一混合溶液与步骤b中第一还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应器中进行混合反应，其第一混合溶液和还原剂溶液的输送流量均为1-90l/min；

d、将步骤c中生成的混合溶液送入混合反应釜中，并将步骤a中配制的第二混合溶液与步骤b中第二还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应釜中，第二混合溶液和还原剂的输送流量均为0.2-15l/min，同时打开混合反应釜上设置的超声波发生装置和搅拌器；

e、步骤d中的第二混合溶液与还原剂溶液加入完毕后，混合反应釜的搅拌机械继续搅拌，搅拌时间为30-50min，反应生成银粉溶液；

f、将步骤e生成的银粉溶液送入沉淀釜中进行陈化反应10-50min，其反应温度为20-90℃；

g、沉淀釜中的银粉溶液输送到离心机中，并向离心机中的银粉溶液加入表面活性剂；表面活性剂的用量为银粉溶液中银盐质量的0.002-0.4倍；

h、将步骤g中经表面改性处理的银粉溶液送入干燥机中干燥即可得到银粉。

所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯基吡络烷酮、阿拉伯树胶、甲基纤维素或明胶中的一种或几种。

所述还原剂包含d-抗坏血酸、l-抗坏血酸中的一种或几种。

所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、聚乙烯醇、阿拉伯树胶、甲基纤维素中的一种或者多种任意比的混合物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明先将第一混合溶液与还原剂溶液反应生成纳米银颗粒溶液，再将第二混合溶液与还原剂溶液加入纳米银颗粒溶液中，使银晶核的成核过程和生长过程分离，银晶种成核过程中生成的银晶种粒径具有较强的可控性，银晶种在生长过程中将新生银原子直接吸附于晶种表面，直接参与晶种生长，从而避免其重复生成银晶种，既提高了银原子的利用率，又能避免大量银晶种相互结合生成银粉，有利于控制银粉的粒径和形貌。

2、本发明的银晶种生长过程中通过搅拌桨的搅拌作用使反应液混合更加均匀，提高反应的速率和原料利用率；同时通过超声波装置对银晶种生长过程进行控制，能够有效抑制银晶种的团聚，既能控制银粉粒子大小和形貌，又能提高银粉的产量。

3、本发明在结束搅拌后还要进行10-50min的陈化反应，且陈化反应在温度为20-90℃的超声波环境中进行，能够使溶液中的小粒径银粒子再次溶解，重新结晶，提高银粉表面的结晶性和光滑度，同时通过在超声波环境中进行反应，避免大粒径的银粉产生，进而提高银粉的振实密度。

4、本发明采用表面活性剂对银粉溶液进行改性处理后再送入干燥机中进行干燥处理，其能够提高银粉的分散性，从而避免银粉粒子的聚集，有利于提高银粉粒径的均匀度。

附图说明

图1为本发明的反应系统示意图；

附图标记：1、第一配液罐，2、第二配液罐，3、第一还原剂罐，4、第二还原剂罐，5、混合反应器，6、混合反应釜，7、沉淀釜，8、离心机，9、干燥机。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

本实施例作为本发明的一较佳实施例，其公开了一种太阳能电池银粉的制备方法，包括以下步骤：

a、将氯化银、分散剂和去离子水加入第一配液罐中配制成银离子浓度为0.2mol/l的第一混合溶液,分散剂与相应银盐的质量比为0.002，第一混合溶液的ph值为3；将碳酸银、分散剂和去离子水加入第二配液罐中配制银离子浓度为0.2mol/l的第二混合溶液，分散剂与相应银盐的质量比为0.002，第二混合溶液的ph值为1；

b、将还原剂和去离子水分别加入第一还原剂罐和第二还原剂罐中配制还原剂溶液，还原剂溶液的摩尔量是步骤a中所述第一混合溶液和第二混合溶液中银离子摩尔量的0.6倍；

c、将步骤a中配制的第一混合溶液与步骤b中第一还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应器中进行混合反应，其第一混合溶液和还原剂溶液的输送流量均为1l/min；

d、将步骤c中生成的混合溶液送入混合反应釜中，并将步骤a中配制的第二混合溶液与步骤b中第二还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应釜中，第二混合溶液和还原剂的输送流量均为0.2l/min，同时打开混合反应釜上设置的超声波发生装置和搅拌器；

e、步骤d中的第二混合溶液与还原剂溶液加入完毕后，混合反应釜的搅拌机械继续搅拌，搅拌时间为30min，反应生成银粉溶液；

f、将步骤e生成的银粉溶液送入沉淀釜中进行陈化反应10min，其反应温度为20℃；

g、沉淀釜中的银粉溶液输送到离心机中，并向离心机中的银粉溶液加入表面活性剂；表面活性剂的用量为银粉溶液中银盐质量的0.002倍；

h、将步骤g中经表面改性处理的银粉溶液送入干燥机中干燥即可得到银粉。

实施例2

本实施例作为本发明的另一较佳实施例，其公开了一种太阳能电池板银粉的制备方法，包括以下步骤：

a、将氯化银、分散剂和去离子水加入第一配液罐中配制成银离子浓度为2mol/l的第一混合溶液,分散剂与相应银盐的质量比为0.4，第一混合溶液的ph值为3；将碳酸银、分散剂和去离子水加入第二配液罐中配制银离子浓度为2mol/l的第二混合溶液，分散剂与相应银盐的质量比为0.4，第二混合溶液的ph值为10；

b、将还原剂和去离子水分别加入第一还原剂罐和第二还原剂罐中配制还原剂溶液，还原剂溶液的摩尔量是步骤a中所述第一混合溶液和第二混合溶液中银离子摩尔量的1.5倍；

c、将步骤a中配制的第一混合溶液与步骤b中第一还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应器中进行混合反应，其第一混合溶液和还原剂溶液的输送流量均为90l/min；

d、将步骤c中生成的混合溶液送入混合反应釜中，并将步骤a中配制的第二混合溶液与步骤b中第二还原剂罐内的还原剂溶液分别泵送到混合反应釜中，第二混合溶液和还原剂的输送流量均为15l/min，同时打开混合反应釜上设置的超声波发生装置和搅拌器；

e、步骤d中的第二混合溶液与还原剂溶液加入完毕后，混合反应釜的搅拌机械继续搅拌，搅拌时间为50min，反应生成银粉溶液；

f、将步骤e生成的银粉溶液送入沉淀釜中进行陈化反应50min，其反应温度为90℃；

g、沉淀釜中的银粉溶液输送到离心机中，并向离心机中的银粉溶液加入表面活性剂；表面活性剂的用量为银粉溶液中银盐质量的0.4倍；

h、将步骤g中经表面改性处理的银粉溶液送入干燥机中干燥即可得到银粉。

实施例3

基于上述实施例所述的一种太阳能电池板银粉的制备方法：

所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯基吡络烷酮、阿拉伯树胶、甲基纤维素或明胶中的一种或几种。

所述还原剂包含d-抗坏血酸、l-抗坏血酸中的一种或几种。

所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、聚乙烯醇、阿拉伯树胶、甲基纤维素中的一种或者多种任意比的混合物。

本发明的工作原理是：首先将第一混合溶液与还原剂溶液加入混合反应器中反应生成纳米银颗粒溶液，再将纳米银颗粒溶液、第二混合溶液与还原剂溶液混合，反应生成的纳米银颗粒作为后续反应中的银晶种，银晶种能够使新生银原子吸附于银晶种表面，直接参与银晶种的生长，从而抑制新生银原子的核化过程，既能提高银原子的利用率，又有利于银粉粒径的控制。