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当银粉含量不变时,电阻率在一定范围内随着玻璃粉含量的逐渐增加,电阻率逐渐升高,导电性能越差。在浆料烧结过程中,随着温度升高,玻璃粉熔融,由于毛细作用浸润并包裹银颗粒,银粉以银离子的形式溶解在熔融的玻璃相。当浆料中的玻璃粉含量很少时,银粉由于缺少液相而不能铺展在基板上,银粒子倾向于沿垂直方向生长,导致银粒子之间的接触变差。 当玻璃粉含量增加到某一值时,玻璃粉能够有效润湿银粉,使银粉充分铺展在基板上,银粒子沿水平方向生长,银粒子的接触更加紧密,能够有效形成导电网络。当玻璃粉含量继续增加,多余的玻璃粉就会聚集在表面上,导致电性能下降,电阻率增加。同时,当玻璃粉含量过高时,有机载体的含量就越低,有机载体的含量直接影响到浆料的黏度,有机载体的含量越低,浆料的黏度越高,在印刷的过程中,浆料的流平性很差,不利于浆料分布均匀,银粉与玻璃粉容易成团聚态。 四.保温时间对电阻率的影响 烧结峰值温度为580℃,保温时间为2,5,10,15,20和30min烧结成膜,测得烧结银膜电阻率,如图所示。由图可知,保温时间为5min时电阻率最低,导电性能最好。因为当烧结保温时间低于5min时,玻璃粉受热时间不够充分,不能完全软化铺展,银粉无法在玻璃粉的包裹下形成良好致密的银膜,不易形成良好的导电网络,故电阻率稍高,导电性能较差。当保温时间为5 mi以上时,随着时间的增加,电阻率明显升高,银膜导电性能降低。 产生这一现象的原因是当保温时间过长时,玻璃粉过早进入软化状态,并且长时间的软化态玻璃会沉积于基板与银膜之间,而与银膜中的银粒子相脱离,导致银膜出现大量空洞,电阻率升高,导电性能较差蹬。长时间较高温度的保温会导致银膜的氧化,这也是导致电阻率升高,导电性能降低的原因。 五.烧结峰值温度对电阻率的影响 升温速率10℃/min,达到峰值温度后保温5 min,根据浆料烧结峰值温度540—640℃,设计了烧结峰值温度为540,560,580,600,620和640℃ 6组实验方案,烧结成银膜,测得所烧结银膜电阻率如图所示。并对烧结样品做了SEM观察,如图所示。 当烧结峰值温度为580℃时,浆料烧结银膜的电阻率最低。此时,玻璃粉包裹银粒子呈均匀铺展,形成良好的导电网络,银膜致密,空洞少,导电性能良好。当玻璃粉加热到接近析晶起始温度时,玻璃就有析晶的趋势。 根据晶体形核长大原理,当玻璃中出现晶核时,较长的保温时间和过高的烧结峰值温度都会进一步促进玻璃粉相变析晶。由于晶体不具备玻璃相的黏度和润湿性,所以当浆料在烧结过程中析出晶体时,晶体将无法软化铺展。此时的烧结膜将出现大量孔洞,导电性能差,附着力低。实际工业生产中,为防止玻璃粉在浆料烧结中析晶而影响成膜质量,应尽可能降低烧结峰值温度和保温时间。 |