[发明专利]银粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种新型银粉及其制造方法，属于材料新工艺领域。

背景技术

银由于具有最优的导电性，导热性，以及相对化学稳定性，通过厚膜工艺应用于微电子工业中，厚膜工艺主要指的印刷，烧结(或烘干)成膜工艺，其主要材料就是银粉，粘结相，有机载体经均匀混合形成具有特定流变特性的导电油墨，称之为厚膜银导体浆料(THICK FILM SILVER CONDUCTIVE PASTES)，银厚膜导体浆料以及厚膜技术在微电子工业中，被用来形成电子元器件的电极，线路板的导电，符合了电子机器轻、小、薄以及成本的要求，是微电子工业的研究重点之一，同时该银导体浆料和厚膜技术的运用也扩展到汽车，射频识别，晶硅太阳能电池等方面。

银属于贵金属，其金属盐和氧化物易被还原为单质，因此作为银导体浆料导电填料的银粉98％以上来自液相还原法，国内外公开的专利和文献很多基本上都是在90℃以下，硝酸银水溶液用Na(OH)，Na₂CO₃或NH₃·H₂O调硝酸银溶液为碱性(pH≥7.0)，再用水合联氨，甲醛，葡萄糖，甘油，硼氢化钠，甲酸，H₂O₂，Na₂SO₃等还原剂，通过氧化还原反应制备银粉，上述这些方法制备的银粉单个颗粒偏细(平均粒径≤1.0微米)，但相互之间存在严重聚集，是一种絮状聚集体构成的粉末，表现在比表面积大，振实密度低，吸油量大。用该类银粉作为导电填料制作银导体浆料存在银含量低，烧结温度低，烧成膜不均匀致密等缺点，国内专利CN1227148A公开了球型银粉的制备方法，但该方法中还原剂被氧化物生成不溶于水的苯醌 与银粉混在一起无法分离，不能用作导电填料。

晶硅太阳能电池片(单晶，多晶)的生产，因成本低，工艺简单，普遍使用了银导体浆料以及厚膜技术(印刷，烧结)在电池片的两面形成电极，实现光生电流 的收集并向外传输，同时提供焊结，实现电池片之间相互连接形成组件，印在硅片正面(面向太阳吸收光面)的银导线，要求尽可能细，减少因占据吸收光面积造成的阴影损失，尽可能高(一定高宽比)保证电流通过的截面积，减少因线电阻造成的电能损失。另外，在高温烧结过程中，要有合适的烧结程度确保与半导体基材实现较好的欧姆接触，要控制银粉中杂质以减少对硅基片可能的污染，才能实现高的光电转化效率，我们使用了各类絮状聚集粉，球形银粉制成的银导电浆料在晶硅太阳能电池上无法实现较高的光电转化效率。

发明内容

本发明的银粉具有高分散性，高结晶，单颗粒粒径大的特点，用来制成的导体银浆在晶硅太阳能电池上能实现高光电转化效率。本发明以分析纯(A R)硝酸银为原料，配制成硝酸银溶液，加入分析纯碳酸钠(A R)溶液，形成碳酸银沉淀，由纯水(电阻＞1MΩ.cm)多次洗涤，得到的碳酸银悬浊液用异抗坏血酸作为还原剂，在搅拌下经还原反应生成银粉，经洗涤，过滤，烘干，制成高结晶性，分散性类球形银粉。

具体技术方案是：在反应釜中加入电阻率＞1MΩ.cm的纯水，搅拌下加入硝酸银，溶解形成硝酸银溶液，调整温度为20℃，在配料釜中加入纯水和碳酸钠形成碳酸钠水溶液调，整温度为20℃，然后在搅拌下将碳酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中，产生米黄色碳酸银沉淀，上清液pH＝10.3，抽出上清液，加入纯水再抽去上清液，重复3-4次，控制pH＝8.5-9.0之间，温度调整为30℃，得金属盐溶液，在配料釜中加入水，搅拌下加入异抗坏血酸，溶解后为还原剂溶液，调整温度为30℃，将该还原剂溶液在搅拌下加入到金属盐溶液，滴加完后持续搅拌，得到的银粉经过过滤，反复洗涤，至滤液电阻率大于500KΩ，经≤80℃干燥后即得到成品。所述的硝酸银为分析纯以上，银含量63％，碳酸钠为分析纯以上。制备AgNO₃溶液的浓度100-200g/L，碳酸银浓度50-100g/L。所述加入碳酸钠溶液是：在搅拌下将碳酸钠溶 液滴加到硝酸银溶液中，硝酸银溶液和碳酸钠溶液温度≤30℃，碳酸钠溶液滴入速率为5-10L/分钟。硝酸银溶液中滴入碳酸钠形成碳酸银沉淀时，pH控制在10.0-10.5。调整金属盐溶液的银浓度为100g/L，还原剂异抗坏血酸水溶液的浓度100g/L，两溶液温度一致为20℃-70℃，根据反应温度控制粒径。还原剂溶液以5-10L/分钟速率加入到搅拌中的碳酸银溶液中，还原剂加入量与金属盐溶液中的银量相等，还原剂溶液滴加完后，持续搅拌10分钟，生成银粉悬浊液。