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洪玮《异质结电池用低温银浆研发与展望》

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洪玮《异质结电池用低温银浆研发与展望》

异质结电池用低温银浆研发与展望 洪玮 2020年6月 目录 CONTENTS 低温银浆简介 低温银浆电学性能 低温银浆综合性能 低温银浆印刷性能 低温银浆路线图 Part 1 低温银浆简介 *图片来源于Panasonic 低温工艺 低温度系数 双面电池 高效率 无光致衰减 异质结电池简介 A R A 添加剂 偶联剂,提高树脂附着力; 抗老化剂,提高树脂耐候 性;固化剂,使树脂受热 固化; 银粉 导电填料,目前为片状银 粉与球状银粉复配使用; 树脂 目前大部分为环氧体系, 包覆银粉,起整体黏结作 用,并粘接TCO层,提供 附着力; O 溶剂 环保型溶剂,高沸点,用 于调节粘度和印刷; 低温银浆基本构成及要求 01电阻率 银浆低温固化形成电极后电阻率低;并且 要与TCO层形成良好的接触,接触电阻优 异,可提升FF; 02焊接拉力 银浆低温固化形成电极后焊接能 力好,并且拉力要达到1.0N/mm 以上; 03可持续印刷 银浆的黏度相对合适,保持良好的高宽 比,满足可持续印刷的要求;后续需要 细线印刷并提升印刷速度; 04可靠性 银浆低温固化形成电极后耐 候性良好,满足组件可靠性 的要求; 异质结电池低温银浆基本要求 null当一个微观的运动粒子遇到一个高于自身动能势垒时,根据经典力 学理论,该粒子是不能穿过势垒的,但是量子力学却证明了该粒子 仍有一定的几率越过势垒,这种现象称为隧道效应。 null在低温银浆中,银粉不能直接接触,电子依靠量子隧道效应从一个 银粉单位转移到另一个银粉单位,所以电导率比烧结型银浆低,银 粉之间的相对接触面积是影响银浆电导率的一个重要因素。银粉相 对接触面积越大,银浆体电阻越低。 低温银浆基本导电原理 该理论应用到银浆中,在浆料中树脂固化收缩程度一定的情况下, 银粉在固化体系中的比例达到一定,银粉与银粉之间形成网络连 接,从而依靠隧道效应形成导电通道,电导率大幅增加,此时导 电填料的比例称为渗流阈值。此时导电浆料的导电能力没有方向 性,称为各向同性导电浆料。 低温银浆基本导电原理 低温银浆主要难点 低温烧结下需要具备较低的体电阻和接 触电阻,满足高效要求; 电阻率 一次印刷 可靠性 低温烧结的情况下具有较好的可焊性和 较高的焊接拉力; 焊接拉力 片状银粉会导致印刷性的变差,并且低温 银浆的高电导率要求,银含量会相对较高, 进一步影响其印刷性;目前对于细线印刷 和印刷速度的要求与日俱增; 印刷性 高电导率和高焊接拉力是一种跷跷板的关系, 所以需要平衡两者的性能; 树脂与添加剂的选择在满足上述要求的前提下, 需要同时满足组件可靠性要求; 电阻率 焊接拉力 银粉的选择 树脂的选择 添加剂的选择 溶剂的选择 低温银浆主要难点 null片状与球状银粉配比; null粒径控制在合适范围内; null片状银粉的径厚比合适; null具有良好的分散性; null质量分数适中; 银粉的选择 溶剂的选择 null溶剂的挥发速度应适中; null溶剂的挥发不宜集中在较窄的温度 范围,具有一定的梯度挥发能力; 01 03 02 树脂的选择 null树脂的分子量合适; null树脂极性应大,有较好的黏结性能; null树脂固化收缩率合适; null树脂的耐候性和抗老化性能强; 低温银浆基本构成 优点 聚氨酯具有优异的耐氧、耐臭氧、耐低温以及抗紫外辐射性能;机械性能 可以根据分子量等配方调整在一定范围可调;收缩性较高,电阻率较低, 并且可以通过特殊工艺和添加剂使得电性能相对更好; 缺点 相对来说大部分聚氨酯的耐高温性一般,正常使用温度- 40℃120℃; 耐强极性溶剂和耐强酸介质性能较差;聚氨酯体系的粘结力没有环氧体 系高; 低温银浆树脂选择 优点 环氧树脂粘结性能更优异;化学结构致密,机械强度高;耐热耐腐蚀性更 好;耐老化性更好,寿命更长,化学稳定性好;可以通过固化剂的选择实 现快速固化; 缺点 环氧树脂耐冲击损伤性能差,韧性差,固化后产物会很脆;除特殊树脂外 大部分环氧树脂的耐候性不好; 聚氨酯体系 1 环氧树脂体系 2       原材料选择 树脂种类以及混合树脂、固化剂种类、触变剂种类、特殊添加 剂种类、溶剂种类等选择; 组分比例调整 银粉含量、树脂含量、固化剂含量、溶剂含量、触变剂含量、 助剂的添加量的选择; 工艺选择及改进 银浆制备工艺的选择及摸索改进;银浆固化工艺的选择(固化时 间及温度)和适配; 低温银浆研究思路 Part 2 低温银浆综合性能 综合性能 项目HC339 银含量()92.8 体电阻率(μΩ.cm 6.0 粘度(Pas 178 固化温度(℃ ≤200 固化时间(min ≤30 主栅拉力N/mm 1.3 一次印刷通用款浆料HC339系列 拉力表征 拉力OK  5BB主栅宽度0.7mm;MBB为9BB 5BB拉力数据 9BB拉力数值 分步细栅 浆料型号固化条件接触电阻Ω.cm2体电阻Ω.cm HC449 150C/10min 1.8E-03 3.4E-05 210C/10min 8.4E-05 5.0E-06 210C/30min 3.3E-05 4.9E-06 BL 210C/10min 1.1E-05 210C/30min 8.9E-05 6.6E-06 以上数据均来源于客户端 分步印刷细栅款浆料HC449系列 固化接触  固化形成电极后与 TC O 层接触良好;  固化后较为紧密,孔隙率较小; 综合性能 项目HC339-Z 银含量()92.8 体电阻率(μΩ.cm 7.0 粘度(Pas 226 固化温度(℃ ≤200 固化时间(min ≤30 主栅拉力N/mm 1.6 主栅款浆料HC339-Z系列 综合性能  9BB主栅拉力 Part 3 低温银浆印刷性能 EL表征 HC339 BL 印刷良好,无明显虚印断栅 细线印刷 无网结325/16线宽35μm 无网结430/13 线宽30μm 无网结430/13 线宽32μm 细线印刷 无网结430/13 线宽28μm Part 4 低温银浆电学性能 浆料型号Uoc Isc FF NCell正面网版印刷速度湿重线阻 BL BL-45μm 160 0.149/0.205 28-30/15-16 HC339 0.0002 0.0568 -0.04 0.10 BL-45μm 250 0.159/0.210 26-29/15-16 HC339 0.0010 0.1211 -0.08 0.29 325/16 35μm 250 0.136/0.206 32-34/15-16 浆料型号Uoc Isc FF NCell正面网版印刷速度湿重线阻 BL BL-45μm 160 0.142/0.198 28-30/16-17 HC339 0.0025 0.1143 -0.26 0.27 430/13 30μm 250 0.113/0.202 41-43/16-17 一次印刷 以上数据均来源于客户端 分步细栅 实验一 实验二 HC449-X1和X2用与BL用不同网版,50片一组; 三款浆料用同一块网版,500片一组; 浆料型号线宽μm线高μm高宽比湿重mg Eff FF IscA X1 58.85 18.01 0.31 70 0.23 -0.15 0.082 X2 59.65 18.15 0.30 70 0.19 -0.06 0.055 BL 66.25 13.34 0.20 70 浆料型号线宽μm线高μm高宽比湿重mg Eff FF IscA X1 57.38 18.72 0.33 69 0.09 -0.12 0.049 X2 59.86 19.26 0.32 68 0.13 0.05 0.044 BL 60.44 15.1 0.25 65 以上数据均来源于客户端 网版开口 36 36 40 Part 5 低温银浆路线图 路线图 请各位批评指导 谢谢

注意事项

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