隨著全球資源短缺及對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的重視，太陽(yáng)能因其清潔性、安全性和資源充足性等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛的關(guān)注和利用，其中以晶體硅太陽(yáng)能電池發(fā)展最為迅猛。銀漿作為太陽(yáng)能電池組件中極為重要的原材料之一，主要由銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體和添加劑組成。銀漿的組成會(huì)影響銀膜的機(jī)械性能和 Ag/Si 接觸界面的微結(jié)構(gòu)。其中，銀粉作為導(dǎo)電功能相，其燒結(jié)質(zhì)量直接影響電流的輸出，并影響銀膜的物理和機(jī)械性能。

銀粉在太陽(yáng)能電池導(dǎo)電銀漿中占質(zhì)量的70%~90%，是決定銀漿和形成銀電極性能的關(guān)鍵因素。太陽(yáng)能正極柵線很窄，銀粉粒徑過(guò)大，印刷時(shí)不能通過(guò)絲網(wǎng)，會(huì)影響電池的電性能，粒徑小的銀粉難以提高銀漿的銀含量 ,且不易被有機(jī)載體潤(rùn)濕，使印刷性下降，燒結(jié)后銀膜收縮率大、致密性差。目前，太陽(yáng)能電池正面銀漿采用的是微米 /亞微米級(jí)超細(xì)球形銀粉。但從銀粉形貌來(lái)說(shuō)，同等質(zhì)量的片狀銀粉的體積電阻率比球形銀粉的體積電阻率小，而且片狀銀粉是片式結(jié)構(gòu)排列，顆粒間流動(dòng)性好，更有利于銀漿的燒結(jié)致密，導(dǎo)電性能更好。閆方存等發(fā)現(xiàn)片狀銀粉的加入能提高銀膜的電性能，方阻較球形銀粉有明顯的降低。林辰認(rèn)為片狀銀粉可代替球形超細(xì)球形銀粉制備太陽(yáng)能電池用銀漿、導(dǎo)電膠、中低溫導(dǎo)電漿料等。魏艷彪等研究了片狀銀粉對(duì)燒結(jié)型導(dǎo)電銀漿性能的影響，結(jié)果表明加入適量的片狀銀粉可以使附著力得到一定程度的改善。因此，在球形銀粉中加入適量的片狀銀粉有助于改善銀漿的性能。

1.1 導(dǎo)電銀漿的制備

本實(shí)驗(yàn)選用球形銀粉、片狀銀粉、 Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 系無(wú)鉛玻璃粉和松油醇-乙基纖維素體系有機(jī)載體，混合攪拌軋制 1~3 次制備太陽(yáng)能電池用導(dǎo)電銀漿。所用銀粉和玻璃粉粒徑如表 1 所示。將銀漿通過(guò) 300 目絲網(wǎng)印刷在硅基片上，自然流平5~10 min ，在 200℃烘干，保溫 5~15 min，最后在850℃燒結(jié)，保溫 40s，得到銀膜。

1.2 性能測(cè)

用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)試銀漿的細(xì)度，使用XL30ESEM-TMP 型 SEM 觀察樣品形貌，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17473.3-2008 測(cè)定方阻。

2 結(jié)果與討論

2.1 銀粉粒徑對(duì)銀膜性能的影響

選用平均粒徑為 0.1、2 和 4 μm的球形銀粉分別與 5%玻璃粉和 15%有機(jī)載體混合制備導(dǎo)電銀漿，并測(cè)試其銀膜方阻。

當(dāng)銀粉為球形銀粉時(shí)，隨銀粉平均粒徑的增大，導(dǎo)電銀膜的方阻先減小后增大。銀膜電阻主要由銀粉內(nèi)阻、隧穿電阻和銀粉接觸電阻3 部分組成，在相同添加量下，平均粒徑為 0.1 μm的球形銀粉，其粒徑較小，粒徑小的銀粉顆粒間接觸面積相對(duì)較小，電子在顆粒內(nèi)部運(yùn)行路程短，電子的隧穿次數(shù)顯著增加，導(dǎo)致接觸電阻和隧穿電阻均比較大，因此方阻大，導(dǎo)電性較差。平均粒徑為2 μm的球形銀粉，其粒徑適中，接觸電阻和隧穿電阻均較小，所以得到的方阻值較小，導(dǎo)電性良好。但平均粒徑為 4μm 的球形銀粉時(shí)，其方阻急劇上升，可能是由于粒徑過(guò)大導(dǎo)致銀顆粒之間存在大且多的空隙，不能形成有效接觸，使接觸面積變小，導(dǎo)電性變差。

 此外，銀漿在燒結(jié)過(guò)程中，軟化點(diǎn)較低的玻璃相首先熔融，玻璃液會(huì)浸潤(rùn)并包裹銀顆粒，使銀顆粒分散并帶動(dòng)銀粉重排，在冷卻過(guò)程中，銀顆粒會(huì)重結(jié)晶在硅基片上，形成致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)使銀膜具有良好的導(dǎo)電性。當(dāng)選用的銀粉粒徑過(guò)小，較大的表面能可能會(huì)使銀粉產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，使得在燒結(jié)過(guò)程中溶解在玻璃液中的銀顆粒數(shù)量較少，重結(jié)晶的銀會(huì)變少，從而降低了銀膜的導(dǎo)電性。但若選用的銀粉粒徑過(guò)大，粒徑大的銀顆粒在時(shí)間極短的燒結(jié)過(guò)程中不易溶解在玻璃液中，也會(huì)減少重結(jié)晶顆粒的數(shù)量，影響銀膜的導(dǎo)電性。所以，銀粉粒徑需控制在一個(gè)合適的范圍，才能實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電效果。

2.2 混合銀粉粒徑和形貌對(duì)銀膜性能的影響

銀粉的粒徑和形貌對(duì)銀膜的導(dǎo)電性均有較大的影響，考慮選用不同粒徑和形貌的銀粉混合制備銀漿，研究不同組合形式下銀膜導(dǎo)電性的變化情況。

隨球形銀粉粒徑的增大，銀漿 A、銀漿 B、銀漿 C 燒結(jié)后的銀膜方阻先減小后增大。只有當(dāng)片狀銀粉和球形銀粉處于一個(gè)恰當(dāng)?shù)牧６扰浜蠒r(shí)，導(dǎo)電相粒子之間的接觸更緊密，形成更加致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，銀膜的方阻較小，有較好的導(dǎo)電性。銀漿D 和銀漿 E 的方阻測(cè)試結(jié)果顯示其方阻均大于銀漿 B。這主要是由于片銀的加入使得導(dǎo)電相粒子的接觸除了有球形銀粉顆粒間的球與球之間的點(diǎn)接觸外，還存在片狀銀粉顆粒間的線與線或線與面的接觸，增大了導(dǎo)電相粒子的有效接觸面積；并且球形銀粉能有效填充片狀銀粉相互交疊時(shí)出現(xiàn)的空隙，也會(huì)使導(dǎo)電能力增強(qiáng)。

綜上所述，漿料 B 的導(dǎo)電性能較好，銀膜的方阻較小，形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)較為致密，導(dǎo)電性較優(yōu)。

2.3 銀粉中片銀的含量對(duì)銀膜性能的影響

由于 2.0 μm 的球形銀粉和片狀銀粉混合添加時(shí)銀膜導(dǎo)電性較優(yōu)， 故選用粒徑為 2.0μm的球形銀粉和片狀銀粉組合添加，研究這兩種銀粉相對(duì)添加量的變化對(duì)銀膜導(dǎo)電性的影響。

燒結(jié)后銀膜的方阻隨片銀含量的增加先減小后急劇增大。當(dāng)所用銀粉全部為純球形銀粉時(shí)，方阻為 4.44 mΩ/ □；隨著片狀銀粉的加入，方阻不斷降低。當(dāng)片狀銀粉含量繼續(xù)增加到 50%時(shí)，方阻達(dá)到最小值 3.92 mΩ/ □。繼續(xù)增加片狀銀粉的含量，方阻不急劇上升；在片狀銀粉含量為60%時(shí)，方阻值為 4.69 mΩ/ □。若全部使用片狀銀粉，其方阻值為 5.26 mΩ/ □。

從方阻的變化情況，可以說(shuō)明片狀銀粉的加入能明顯降低方阻。球形銀粉顆粒間的接觸是球與球之間的點(diǎn)接觸，而片狀銀粉顆粒間的可以形成線與線或線與面的接觸，大大增大了導(dǎo)電相粒子的有效接觸面積；并且球形銀粉能有效填充片狀銀粉相互交疊時(shí)出現(xiàn)的空隙，也會(huì)使導(dǎo)電能力增強(qiáng)。球形銀粉與片狀銀粉在含量適當(dāng)?shù)那闆r下，導(dǎo)電相粒子的接觸更緊密，形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更加致密，從而達(dá)到更佳的導(dǎo)電效果。片狀銀粉的加入有一定的范圍，并不是越多越好。因?yàn)槠瑺钽y粉的含量過(guò)高，球形銀粉的含量相對(duì)減少，燒結(jié)后片狀銀粉相互交疊時(shí)出現(xiàn)的空隙未能得到球形銀粉的有效填充，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)出現(xiàn)斷層，顆粒間的連接不夠緊密，無(wú)法形成致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。此外，片狀銀粉過(guò)多會(huì)使?jié){料的流動(dòng)性變差，嚴(yán)重影響漿料的絲網(wǎng)印刷效果，從而影響印刷膜的導(dǎo)電性能。

當(dāng)片狀銀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 20%增加到50%的過(guò)程中，從漿料燒結(jié)后的銀膜形貌上看，銀膜的表面形貌變化不明顯，均能形成較為致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。隨著片狀銀粉的含量不斷增加，由于片狀銀粉在漿料中呈片式結(jié)構(gòu)排列，片狀銀顆粒間的接觸為線與線、線與面或是面與面的接觸，球形銀粉也能作為片銀面與面接觸之間的橋梁，使得銀顆粒間接觸面積大于純球行銀粉的接觸面積，從而使銀膜的方阻不斷減小，導(dǎo)電性有所提高。當(dāng)在球形銀粉與片狀銀粉的相對(duì)含量處于一個(gè)合適的范圍內(nèi)時(shí)，銀漿的流動(dòng)性更優(yōu)，從而會(huì)增加顆粒流動(dòng)性，提高對(duì)硅基片的浸潤(rùn)能力，使其更好的鋪展在硅基片上，使得燒結(jié)后的銀膜較為致密，提高導(dǎo)電性能。所以在片銀含量為 50%時(shí)，銀膜導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比較而言最致密，可獲得較低的方阻值，此時(shí)銀膜的導(dǎo)電性較好。當(dāng)片狀銀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 60%之后，銀膜的方阻呈現(xiàn)急劇上升的趨勢(shì)。