【正文】 Microstructure1. IntroductionThe application of electronic past。 Metals。 received in revised form 11 December 2006。因此在制備有機(jī)載體時(shí)需要加入適量的增稠劑，表面活性劑，觸變劑，以改善銀漿料的印刷性和太陽(yáng)能電池的電性能。結(jié)論綜上所述，有機(jī)載體中含適量的增稠劑，表面活性劑，觸變劑，能有效改善銀漿料的印刷性和太陽(yáng)能電池的電性能。因此，有機(jī)載體中含有適量的觸變劑能提高電池的電性能，如果觸變劑偏少，漿料印刷時(shí)容易漏網(wǎng)，光電轉(zhuǎn)換效率偏低；如果觸變劑偏多，制得的電池板不光滑，不能形成理想的歐姆接觸和電流傳輸，電池的電性能變差。 觸變劑對(duì)電池電性能的影響通過測(cè)試太陽(yáng)能電池板CCC7的光電參數(shù)，結(jié)果表明, 有機(jī)載體中的觸變劑對(duì)電池電性能有很大影響。如果表面活性劑偏少，漿料印刷燒結(jié)后不光滑有氣孔，減少了有效的歐姆接觸；如果表面活性劑偏多，電池板容易形成斷線，有效的歐姆接觸減小，電流傳輸不順暢，它們的電池的電性能都不是很好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)有機(jī)載體中表面活性劑含量為7%時(shí)，表面活性劑含量太少，漿料印刷燒結(jié)后不光滑且有氣孔，減少了有效的歐姆接觸，電池的電性能不是很好；當(dāng)有機(jī)載體中表面活性劑含量為9%時(shí)，固體顆粒在有機(jī)載體中的分散性，穩(wěn)定性良好，漿料印刷燒結(jié)后得到的太陽(yáng)能電池板光滑平整且致密無氣孔，電流傳輸順暢，電池的電性能良好；當(dāng)有機(jī)載體中表面活性劑含量為11%時(shí)，厚膜漿料的流平性變差，漿料燒結(jié)后印刷線路不好，線路出現(xiàn)斷點(diǎn)，有效的歐姆接觸減小，電流傳輸不順暢，電池的電性能不好。當(dāng)有機(jī)載體中T1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，能使所印的電極柵線邊緣整齊, 所印制電池電性能優(yōu)越，具有較高的填充因子(FF)和轉(zhuǎn)換效率(Eff)。因此有機(jī)載體中含有適量的增稠劑能改善電池的電性能。 增稠劑對(duì)電池電性能的影響通過測(cè)試太陽(yáng)能電池板CCC3的光電參數(shù)，結(jié)果表明, 有機(jī)載體中的增稠劑對(duì)電池電性能有很大影響。電性能測(cè)試結(jié)果如表32，其中C1號(hào)電池的電性能最好。如果觸變劑偏多，觸變性更強(qiáng)，電池板不光滑。對(duì)銀漿印刷性和電池正面電極形貌的分析測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)有機(jī)載體中SU1含量為3%時(shí)，觸變劑含量太少，漿料觸變性能差，絲網(wǎng)印刷時(shí)容易漏網(wǎng)現(xiàn)象，漿料的流平性和印刷性不好；當(dāng)有機(jī)載體中TH1含量為5%時(shí)，隨著觸變劑的增加，漿料觸變性能變好，印刷燒結(jié)后太陽(yáng)能電池板光滑平整且致密無氣孔，這時(shí)漿料流平性印刷性表現(xiàn)良好；當(dāng)有機(jī)載體中觸變劑含量為9%時(shí)，觸變劑含量太高，漿料粘度增加，觸變性太強(qiáng)，漿料燒結(jié)后印刷線路不光滑，較為粗糙，漿料的流平性和印刷性都不佳。當(dāng)有機(jī)載體中SU1含量為9%時(shí)，固體顆粒在有機(jī)載體中的分散性，穩(wěn)定性良好，這時(shí)漿料流平性印刷性表現(xiàn)良好。因此，配制厚膜電子漿料有機(jī)載體時(shí)應(yīng)該綜合考慮厚膜電子漿料的分散性、穩(wěn)定性和流平性，需要加入適量的表面活性劑。 表面活性劑對(duì)厚膜電子漿料印刷性的影響太陽(yáng)能電池板CCC5，是通過改變有機(jī)載體中表面活性劑（SU1）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，制備了具有不同流變性能的銀漿，并印刷在太陽(yáng)電池硅基板上得到的。如果增稠劑偏多，粘度增大，難以印刷，電池板容易形成斷線。當(dāng)有機(jī)載體中T1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)漿料粘度很小時(shí)，漿料太稀，絲網(wǎng)印刷時(shí)容易導(dǎo)致漫流，漿料的流平性和印刷性不好；當(dāng)有機(jī)載體中T1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，隨著粘度的增加，漿料開始變稠，粘度增大，流平性變好，當(dāng)粘度達(dá)到一定值時(shí)，電阻率降低到最小，絲網(wǎng)印刷后得到的電池板光滑平整且致密無氣孔，這時(shí)漿料流平性印刷性表現(xiàn)良好；當(dāng)有機(jī)載體中T1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，隨著粘度的增加，漿料的流平性變差，絲網(wǎng)印刷后得到的電池片印刷線路不好，線路出現(xiàn)很多斷點(diǎn)，漿料的流平性和印刷性都不佳。 （a） C1光滑平整 （b） C2漿料向周邊流淌 （c） C3印刷圖案出現(xiàn)很多斷線 （d） C4 不光滑且有氣孔 （e） C5印刷圖案出現(xiàn)較多斷線 （f） C6 漿料出現(xiàn)漏網(wǎng)（g） C7不光滑圖31 由所配制的7種載體制備的太陽(yáng)能電池片在光學(xué)顯微鏡下的電極厚膜圖片(a)(g)：C1C7 增稠劑對(duì)厚膜電子漿料印刷性的影響太陽(yáng)能電池片CCC3，是通過改變有機(jī)載體中增稠劑（T1）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，制備了具有不同流變性能的銀漿，并印刷在太陽(yáng)電池硅基板上得到的。表31 漿料粘度測(cè)試結(jié)果(Pa增塑劑有兩個(gè)極性很強(qiáng)的酯基，與纖維素鏈上的羥基形成氫鍵，若比例恰當(dāng)，則一方面可以改善漿料的粘度，另一方面可降低漿料的揮發(fā)性，也可以提高導(dǎo)電漿料的抗干燥性。 （5）增塑劑 增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子之間的次價(jià)健，即范德華力，從而增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶性，即增加了聚合物的塑性，表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降，而伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性提高。這類表面活性劑由兩個(gè)部分組成。表面活性劑由于其具有親水親油的特殊結(jié)構(gòu),往往在各種表面和界面上形成有某種定向的結(jié)構(gòu)層。有機(jī)載體中表面活性劑含量過高，厚膜電子漿料的流平性變差。另外，在軋制漿料的過程中，固體粉末可能繼續(xù)被軋細(xì)而產(chǎn)生新的表面。表面活性劑可以減小顆粒的表面自由能，降低載體與固體粉粒界面的表面張力，使有機(jī)載體能充分潤(rùn)濕固體粉粒的表面。（4）表面活性劑。常用而有效的觸變劑有氣相二氧化硅、氫化蓖麻油、粉狀聚氯乙烯等。觸變劑是指具有觸變性的一類物質(zhì)。高溫下(300 ℃以上)能夠熱分解逸出而無殘留灰分。即加入一些添加劑使載體在熔融前不斷升華而增加粘稠性。增稠劑的作用是增加漿料的粘稠性和塑性，使各組分充分混合。選用的溶劑應(yīng)適應(yīng)所選的基體樹脂且不能降低導(dǎo)電填料的穩(wěn)定性及漿料的理化性能。溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高，常溫下不易揮發(fā)。第3章 結(jié)果與討論（1）溶劑。 25 ℃。圖27 金相顯微鏡原理示意圖利用Belval CT801型太陽(yáng)能電池測(cè)試儀，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下（156 cm2。金相顯微鏡原理如圖27：由燈泡發(fā)出的光線經(jīng)過集光鏡組以及場(chǎng)鏡聚焦到孔徑光欄，再經(jīng)過集光鏡聚焦到物鏡的后焦面，最后通過物鏡平行照射到試樣的表面。由于顯象管中的電子束和鏡筒中的電子是同步掃描的，現(xiàn)象管上各點(diǎn)的亮度是由試樣上各點(diǎn)激發(fā)出的電子信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)制的，即由試樣表面上任一點(diǎn)所收集來的信號(hào)強(qiáng)度與顯象管屏上相應(yīng)點(diǎn)亮度之間是一一對(duì)應(yīng)的。試樣在電子束作用下，激發(fā)出各種信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)度取決于試樣表面的形狀、受激區(qū)域的成分和晶體取向。的電子束。采用JSM5600LV和KYKY2800型掃描電鏡觀察材料的微觀組織，用金相定量分析系統(tǒng)(POLYVARMET)觀察電池板的表面形貌。開啟轉(zhuǎn)子馬達(dá)，60 s后，觸停止鍵。從成品漿料中取20 g置于磨口樣瓶中，2%之內(nèi)， ℃，恒溫槽能保持在25 ℃177。s，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法為標(biāo)準(zhǔn)方法。其中燒結(jié)段從500 ℃迅速升溫至850 ℃左右，然后急劇降溫到500 ℃以下，這段時(shí)間約10 s，而在850 ℃僅停留2～3 s。在燒結(jié)時(shí)，厚膜的微結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，而這個(gè)變化過程主要是由銀粉的燒結(jié)和玻璃粉的粘結(jié)力決定的。且燒結(jié)過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)和粒子擴(kuò)散過程，受溫度的影響較大，因此必須嚴(yán)格控制燒結(jié)的峰值溫度。通過燒結(jié)銀漿與硅基板形成合金，消除硅與電極間的肖特基勢(shì)壘，使電極與硅基板形成良好的歐姆接觸[54]。本文使用350 目數(shù)的絲網(wǎng)印刷漿料， 印刷原理如圖25所示。絲網(wǎng)印刷工藝控制了漿料的厚度，寬度和膜厚的一致性，并能給漿料提供一定的壓力使印刷后的膜層更加密實(shí)。銀粉玻璃粉有機(jī)載體添加劑研磨固體混料三輥碾磨機(jī)碾磨成 漿圖24 導(dǎo)電漿料的制備工藝流程圖本實(shí)驗(yàn)中，將銀粉、玻璃粉按比例稱量，在混料機(jī)中充分混合，混合時(shí)間為60 min，并加入粒度小于5 μm的TiO2粉末作為摻雜物質(zhì)充分混合；準(zhǔn)確稱取有機(jī)溶劑和各種添加劑，充分混合；將混合好的固體粉末與有機(jī)載體混合，用三輥研磨機(jī)進(jìn)行充分的研磨，即得到所需漿料[52]。將銀粉和玻璃粉混合均勻后邊攪拌邊加入到有機(jī)載體中，這樣只是初步得到了導(dǎo)電銀漿料，因?yàn)闈{料中各成分分布是不足夠均勻，必須使之均勻化。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)中有機(jī)載體占21(wt %) 銀粉占55(wt %) 玻璃粉占23(wt %)摻雜物質(zhì)占1(wt %)。 通過研究低溫?zé)Y(jié)型銀／玻璃體系漿料的成分配比、制備工藝及其半導(dǎo)體芯片貼裝燒結(jié)工藝，探討漿料中銀粉、玻璃粉和有機(jī)載體的成分對(duì)漿料燒結(jié)體的微觀組織、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)及芯片組裝的剪切力之間的影響關(guān)系，利用理論模型計(jì)算漿料燒結(jié)體的熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)，分析其理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差異的影響因素。隨著有機(jī)載體含量的增加，漿料燒結(jié)膜孔洞率增大。表23 有機(jī)載體配方電池漿料有機(jī)載體S1(wt%)（溶劑）PL1(wt %)(增塑劑)T1(wt%)(增稠劑)SU1(wt%)（表面活性劑）TH1 (wt %)（觸變劑）C1P1V1766495C2P2V2786295C3P3V3746695C4P4V4786475C5P5V57464115C6P6V6786493C7P7V7746497 3．有機(jī)載體的配制方法圖23 配制有機(jī)載體儀器圖制備方法：① 稱取各種原料 ② 將各種添加劑分別加入到溶劑中 ③ 在80 ℃下進(jìn)行水浴加熱，同時(shí)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為100 min ④ 最后得到的有機(jī)載體密封保存1．漿料各組分配比 通過觀察低溫?zé)Y(jié)型銀基漿料燒結(jié)膜的表面形貌，比較有機(jī)載體含量對(duì)漿料燒結(jié)膜孔洞率的影響，分析單一溶劑及混合溶劑有機(jī)載體所配漿料的TGA 曲線。2．實(shí)驗(yàn)方案配制出有機(jī)載體V1V7，分別與相同的銀粉，玻璃粉，摻雜物質(zhì)制備成漿料P1P7，印刷成電池C1C7。在一定的高溫下應(yīng)完全燃燒而不留灰分[48]。載體應(yīng)無固定沸點(diǎn)，在加熱過程中逐步汽化、燃燒。④漿料干燥后,對(duì)陶瓷基體有良好的附著性能,保證在多次通過硅橡膠孔板時(shí),不易磨損脫落。②溶劑在常溫下不易揮發(fā),銀漿燒結(jié)時(shí)能按層次揮發(fā)，這是保證穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵,因?yàn)槿粼诮窟^程中溶劑大量揮發(fā),必使?jié){料的粘度增大,耗銀量增大,嚴(yán)重時(shí)端電極表面出現(xiàn)針孔、尖頭等缺陷。上海比朗儀器有限公司功能補(bǔ)償型差示掃描儀中南大學(xué)材料院環(huán)境掃描電鏡中南大學(xué)材料院NDJ7型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)上海天平儀器廠 1．有機(jī)載體的配方要求配方材料的選擇依據(jù):　端電極漿料的有機(jī)粘合劑一般由高分子樹脂、有機(jī)溶劑、觸變劑及表面活性劑等組成。圖22 自制的PbBSiAlTiZnO體系玻璃粉的SEM圖添加劑為TiO2，平均粒度1 μm。軟化溫度在490 ℃左右，熔封溫度為550600 ℃，107 /℃，平均粒度5 μm。形貌如圖21。自制銀粉，將硝酸銀用氨水絡(luò)合后，加分散劑，加水合肼還原，水洗，醇洗，過濾，烘干，即得銀粉。本實(shí)驗(yàn)的成功完成將為漿料的整體成分設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供必要的基礎(chǔ)，從而可以成功研制出太陽(yáng)能電池導(dǎo)電漿料，滿足我國(guó)目前對(duì)太陽(yáng)能電池導(dǎo)電漿料的大量需求，促進(jìn)我國(guó)太陽(yáng)能電池的技術(shù)發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)旨在制備一種可在850 ℃進(jìn)行燒結(jié)的銀基漿料。有機(jī)粘結(jié)劑通常不參與銀漿的燒滲過程，在此之前已被燒除干凈，不留明顯的灰分。當(dāng)有機(jī)載體粘度太低時(shí)，印出的線條會(huì)流開；而有機(jī)載體粘度太高時(shí)，印出的線條在絲網(wǎng)回動(dòng)過程中被拉開，都滿足不了絲網(wǎng)印刷最后成品的要求。有機(jī)載體決定了電子漿料的涂復(fù)性能(如絲網(wǎng)印刷等)，同時(shí)對(duì)漿料的其它性能也產(chǎn)生重大影響，它的作用是使粉體分散均勻，形成漿體的液體，達(dá)到其他成分具有流動(dòng)性，從而使?jié){料具有適宜的粘度、揮發(fā)性、觸變性和流平性，以獲得良好的印刷性能，使絲網(wǎng)印刷后的膜層均勻、致密、清晰和平整。有機(jī)載體的研究對(duì)于形成我國(guó)太陽(yáng)能電池的配套電極漿料自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破我國(guó)太陽(yáng)能光伏關(guān)鍵配套材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，縮短我國(guó)電子漿料整體技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，滿足我國(guó)太陽(yáng)能電池對(duì)新型電極漿料日益增長(zhǎng)的重大需求，具有十分重大的戰(zhàn)略意義和顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所以本文研究了銀漿中的有機(jī)載體對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響。導(dǎo)電銀漿通常由銀粉、玻璃粉、有機(jī)載體和添加劑組成。我國(guó)的銀粉及銀漿隨著我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，增加技術(shù)方面的人力、財(cái)力投入，產(chǎn)品由中低檔水平向中高檔邁進(jìn)，縮短與美、日技術(shù)差距是必然趨勢(shì)，否則，隨著國(guó)外電子漿料企業(yè)的進(jìn)入，必然走向死亡，故國(guó)家為盡快推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)而提供了良好的產(chǎn)業(yè)政策，企業(yè)積極行動(dòng)，采用靈活的管理機(jī)制，加快產(chǎn)品的研發(fā)，不斷快速地縮短差距[47]。隨著我國(guó)加入WTO，國(guó)外電子漿料企業(yè)不斷遷入中國(guó)，對(duì)于中國(guó)的電子漿料生產(chǎn)供應(yīng)商而言，電子漿料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。對(duì)于電子漿料生產(chǎn)供應(yīng)商而言，中國(guó)的電子漿料市場(chǎng)存在著巨大的潛力與機(jī)遇[45]。銀粉及其電子漿料系列產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景廣泛的用途帶來了巨大的市場(chǎng)，從市場(chǎng)走勢(shì)看，以銀漿料為主導(dǎo)產(chǎn)品的電子漿料在軍工、通訊、計(jì)算機(jī)和電子元器件等領(lǐng)域具有廣闊的商業(yè)前景。分區(qū)摻雜、刻槽埋柵電極和雙層減反射膜等技術(shù)工藝大大提高光電轉(zhuǎn)換效率。美國(guó)及歐洲已經(jīng)擁有極好的薄膜太陽(yáng)能電池研發(fā)技術(shù)，他們通過降低原料成本，減小生產(chǎn)過程中的損失，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，批量生產(chǎn)，原料的回收及再利用來降低太陽(yáng)能電池的成本。目前降低銀粉、玻璃粉的主要方法是簡(jiǎn)化制備工藝，比如解決大規(guī)模批量生產(chǎn)問題，研發(fā)制備銀的新技術(shù)，從廢料中回收銀等。因此各個(gè)漿料廠家，如美國(guó)的杜邦公司、電子材料公司、福祿公司、德國(guó)的賀力士公司等，都在極力尋找途徑降低漿料的成本。目前，他們把研究的焦