高性能低成本低温银包铜浆：环氧固化体系设计与电性能调控

 

异质结（HJT）太阳能电池以其工艺简单、效率高、温度系数低等优势成为研究热点。在HJT电池制造中，低温银包铜浆的电性能与固化工艺直接影响电池的光电转换效率与生产效率。由于HJT电池表面的ITO层在200 °C以上易受损，整个生产过程需控制在200 °C以下，因此要求银包铜浆在低温条件下快速固化（通常为150 °C烘干3 min，200 °C固化6 min）。银包铜浆因成本低、导电性与纯银浆料接近，成为HJT电池提效降本的关键材料。

环氧树脂与固化剂体系在电子浆料中起金属化骨架连接作用，直接影响浆料的导电性和附着力。本文采用控制变量法，系统研究了环氧树脂与固化剂对低温银包铜浆电性能的影响，采用美能3D共聚焦显微镜扫描银铜浆电极栅线固化图片，可以直观对比不同导电浆料的固化效果。

环氧树脂对电性能的影响

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实验方法

实验选用五种环氧树脂：氢化双酚A环氧树脂、双酚A环氧树脂、三官能团环氧树脂、四官能团环氧树脂和酚醛改性环氧树脂。浆料固含量为92.6%，银含量为30%。通过调整树脂添加量（1.2%、1.0%、0.8%）及对应固化剂含量（80%），测试体积电阻率、接触电阻率和附着力，并结合3D显微镜观察固化形貌。

实验结论

不同主体树脂的银包铜浆料实验数据汇总表

银包铜导电银浆样品固化3D图像

树脂添加量影响：随着环氧树脂添加量降低，体积电阻率与接触电阻率均呈下降趋势。例如，双酚A环氧树脂体系中，体积电阻率从7.6×10⁻⁸ Ω·m降至6.5×10⁻⁸ Ω·m；四官能团环氧树脂从5.7×10⁻⁸ Ω·m降至4.8×10⁻⁸ Ω·m。说明较低的树脂含量有助于提高导电通路的连续性。

树脂种类影响：

电性能：四官能团环氧树脂表现最佳，体积电阻率最低（4.8×10⁻⁸ Ω·m），接触电阻率最低（1.5×10⁻³ Ω·cm²）。氢化双酚A环氧树脂因不含苯环、反应活性低，电性能较差。

附着力：四官能团环氧树脂附着力最高（2.2 N），三官能团次之（1.8 N），双酚A最低（1.3 N）。官能度越高，交联密度越大，附着力越强。

固化形貌：四官能团环氧树脂固化后浆料呈亮黄色，金属光泽明显，表明固化充分；氢化双酚A与酚醛改性树脂固化后颜色偏灰，固化程度较低。

固化剂对电性能的影响

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实验方法

在优选四官能团环氧树脂（TT400）基础上，研究五种潜伏性固化剂：双氰胺（DICY）、2-乙基-4-甲基咪唑（EM124）、六氢苯二甲酸酐（HHPA）、三氟化硼-单乙胺络合物（BF₃-MEA）和癸二酸二酰肼（SPH）。通过调整固化剂添加比例，测试其电性能与附着力。

实验结果

不同固化剂银包铜浆料实验数据汇总表

银包铜导电银浆固化3D图像

电性能比较：

三氟化硼-单乙胺络合物表现最优，体积电阻率最低（4.4×10⁻⁸ Ω·m），接触电阻率最低（1.4×10⁻³ Ω·cm²）。

六氢苯二甲酸酐次之，双氰胺电性能最差。

三氟化硼-单乙胺络合物固化起始温度低（约120°C），反应活性高，适合快速固化工艺。

附着力比较：

三氟化硼-单乙胺络合物附着力最高（2.6 N），双氰胺、HHPA、SPH次之，咪唑类最低。

适当提高固化剂含量可增强附着力，但过量则效果趋于稳定。

固化形貌观察：

三氟化硼-单乙胺络合物固化后浆料呈明亮银白色，金属化程度高；

双氰胺固化样品颜色灰暗，固化不良；

六氢苯二甲酸酐固化样品呈银白色，固化良好。

本研究系统评估了环氧树脂与固化剂体系对异质结太阳能电池低温银包铜浆性能的影响，结果表明：四官能团环氧树脂因其高反应活性与高交联密度，在电性能与附着力方面均优于其他树脂；固化剂中，三氟化硼-单乙胺络合物表现出最优的低温快速固化特性。两者结合形成的“四官能团环氧树脂TT400 + 三氟化硼-单乙胺络合物”固化体系，可在200°C/6min的工艺条件下实现银包铜浆的充分固化，并获得低体积电阻率（4.4×10⁻⁸ Ω·m）、低接触电阻率（1.4×10⁻³ Ω·cm²）和高附着力（2.6N），为高性能、低成本异质结电池导电浆料的开发提供了明确可行的材料体系解决方案。

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