[发明专利]一种微米铜粉的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种微米铜粉的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将铜源、分散剂和溶剂混合，搅拌，得到溶液I；(2)将还原剂和溶剂混合，搅拌，得到溶液Ⅱ；(3)将溶液I与溶液Ⅱ混合，反应，得到溶液Ⅲ；(4)将溶液Ⅲ自然沉降，烘干，研磨，得到微米铜粉；步骤(1)和步骤(2)中，所述溶剂包括乙二醇和去离子水的组合。本发明采用乙二醇和水作为混合溶剂，大幅度提高体系的反应浓度，增加规模化生产过程产量，减少乙二醇用量，降低成产成本；且制备路线简单，可操作性强，所制得铜粉电阻率低，粒径可调，为液相体系中高浓度、低电导率微米铜粉提供了普适的制备策略，适合推广应用。

技术领域

本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种微米铜粉的制备方法及其应用。

背景技术

HJT(异质结太阳能电池)的实验室效率可达到26％以上，厂商规模化生产的平均量产效率可达到24％，高于上一代PERC(发射极和背面钝化电池)，因而成为下一代太阳能电池技术。

然而，HJT面临的问题之一是制造成本高(0.93～0.98元/瓦)，除人力成本外，其成本支出均高于PERC。在成本占比中，除去硅片的成本，其中占比最终的就是低温银浆。HJT工艺因受到温度影响只能使用低温银浆，且低温银浆产品主要源于进口，价格较常规银浆要高10-20％，因此降低HJT成本一大途径就是实现低温银浆的国产化以及采用廉价金属替代部分贵重金属银，以真正降低低温银浆的成本。银包铜是在铜粉表面包覆一层银壳，可以在保证浆料电导率的同时，降低银用量，成为降低HJT的成本的有效策略。

银包铜的制备可分为两步：第一步是制备铜粉；第二步是在铜表面包覆银层。显然地，铜粉的形貌和结构将决定银包铜的形貌和性能，因而铜粉的制备在银包铜浆料的研发中尤为关键。

现阶段，在液相还原制备铜粉的过程中面临着体系浓度低、铜粉电阻率高的问题。因此，在液相还原体系中研发制备高浓度、低电阻铜粉意义重大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微米铜粉的制备方法及其应用。不同于传统单一溶剂体系，为提高反应体系的浓度，本发明采用水和乙二醇作为混合溶剂，体系的Cu²⁺浓度可从0.4mol/L提高至2.0mol/L，且铜粉产率均在90％以上，铜粉粒径均在微米级别(1-10μm)，适合推广应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种微米铜粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将铜源、分散剂和溶剂混合，搅拌，得到溶液I；

(2)将还原剂和溶剂混合，搅拌，得到溶液Ⅱ；

(3)将溶液I与溶液Ⅱ混合，反应，得到溶液Ⅲ；

(4)将溶液Ⅲ自然沉降，烘干，研磨，得到所述微米铜粉；

其中，步骤(1)和步骤(2)中，所述溶剂各自独立地包括乙二醇和去离子水的组合。

本发明遴选出乙二醇和水混合溶剂体系，一方面可以增加反应物的溶解量，从而极大地提高体系反应浓度；另一方面，通过对乙二醇和水的比例以及体系浓度的改变，达到对铜粉形貌、粒径和电阻率的调控。尤其地，本发明所采取的制备方案所得铜粉的产率均在90％以上。

在本发明中，步骤(1)和步骤(2)所述溶剂中，所述乙二醇和去离子水的质量比各自独立地为1:(0.5-2)；

其中，“0.5-2”可以是0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9、2等。