Fotovoltaïsche zilverpasta is het kernmateriaal voor het metalliseren van elektroden in zonnecellen. Zilverpoeder vertegenwoordigt 70 tot 90 gewichtsprocent van de pasta. Dit maakt het de duurste component en de meest bepalende factor voor de efficiëntie van de cel. Het geproduceerde bolvormige zilverpoeder heeft de neiging om tijdens het drogen sterk te agglomereren. Zodra deze agglomeraten gevormd zijn, zijn ze extreem moeilijk te breken met conventionele mechanische methoden. jet molen is uitgegroeid tot de belangrijkste apparatuur voor het verspreiden van geagglomereerd bolvormig zilverpoeder en het beheersen van de deeltjesgrootteverdeling.
De rol van bolvormig zilverpoeder in PV-zilverpasta
PV-zilverpasta is onderverdeeld in pasta voor de voorzijde en pasta voor de achterzijde, elk met zeer verschillende eisen aan het zilverpoeder. De pasta voor de voorzijde wordt op het lichtontvangende oppervlak van de cel aangebracht om fijne vingerlijnen en busbars te vormen. Deze pasta is verantwoordelijk voor het efficiënt opvangen en geleiden van door licht gegenereerde ladingsdragers, waardoor de eisen aan printprecisie, contactweerstand en elektrische geleidbaarheid extreem hoog zijn. Voor de pasta voor de voorzijde moet zilverpoeder met een hoge bolvormigheid worden gebruikt, omdat bolvormige deeltjes goed vloeien, gelijkmatig verdeeld zijn en bezinking tijdens het zeefdrukken tegengaan. Dit zorgt voor een fijne rasterlijndefinitie en een dicht geleidend netwerk na het sinteren. De pasta voor de achterzijde wordt op het achteroppervlak aangebracht en is verantwoordelijk voor de stroomopvang en hechting over een groot oppervlak. De eisen aan de geleidbaarheid zijn relatief lager en er wordt doorgaans vlokvormig zilverpoeder als hoofdbestanddeel gebruikt, gemengd met een kleine hoeveelheid bolvormig zilverpoeder om de vloei-eigenschappen te verbeteren.
Op basis van marktgegevens heeft sferisch zilverpoeder nu een marktaandeel van meer dan 951 TP3T in de PV-zilverpoedermarkt en is het de standaardkeuze voor de massaproductie van zowel PERC- als TOPCon-cellen. Het wereldwijde zilververbruik voor PV bereikte in 2024 6.146 ton, goed voor 171 TP3T van de totale zilvervraag, en zal naar verwachting stijgen tot 7.560 ton in 2025. Elke gigawatt aan PV-installaties verbruikt ongeveer 70 ton zilver. Naarmate de wereldwijde PV-capaciteit blijft toenemen, groeit ook de vraag naar hoogwaardig sferisch zilverpoeder.
Agglomeratie: het kernprobleem bij de productie van sferisch zilverpoeder
De gangbare methode voor de productie van sferisch zilverpoeder is chemische reductie, waarbij de deeltjesgrootte wordt geregeld door de pH-waarde, de druppelsnelheid van het reductiemiddel en de dosering van het dispergeermiddel aan te passen. Deze methode is eenvoudig in gebruik, biedt goede controle en blijft het primaire proces voor zilverpoeder in kristallijne siliciumcellen. Het zilverpoeder dat door chemische reductie wordt geproduceerd, heeft echter doorgaans een deeltjesgrootte in het micron- of zelfs submicronbereik, met een groot specifiek oppervlak en een hoge oppervlakte-energie. Tijdens het drogen agglomereren de deeltjes gemakkelijk. Deze agglomeratie is geen eenvoudige fysieke clustering, maar dichte agglomeraten die worden gevormd door van der Waals-krachten en interacties tussen oppervlakteladingen. Eenmaal gevormd, zijn deze agglomeraten zeer moeilijk volledig te dispergeren met behulp van gewone mechanische roer- of ultrasone methoden.
Als geagglomereerd zilverpoeder rechtstreeks wordt gebruikt bij de formulering van zilverpasta, ontstaan er een aantal problemen. De deeltjesgrootteverdeling wordt breder en grote deeltjes kunnen de openingen van het zeefdrukgaas blokkeren, wat leidt tot breuken in de rasterlijnen of bramen. Het zilverpoeder bezinkt sneller in het organische bindmiddel, waardoor de houdbaarheid van de pasta afneemt. Tijdens het sinteren smelten de deeltjes in de agglomeraten onvoldoende samen, waardoor holtes of defecten in het geleidende netwerk ontstaan. Dit verhoogt de contactweerstand en verlaagt uiteindelijk het rendement van de cel. Daarom moet zilverpoeder effectief worden gedispergeerd voordat het in de pastaformulering wordt opgenomen.
Hoe straalfrezen werkt en de technische voordelen ervan
Een straalmolen gebruikt hogedrukgas met hoge snelheid als enige maalkracht. Materiaaldeeltjes worden door de hogesnelheidsgasstroom voortgedreven en ondergaan frequente botsingen, wrijving en afschuiving. Dit proces breekt agglomeraten af en zorgt voor een ultrafijne deeltjesgrootte. Het ingebouwde dynamische classificatiewiel voert gelijktijdig de classificatie uit. Grove deeltjes keren terug voor verdere vermaling, terwijl fijne deeltjes door het classificatiewiel gaan en de molen verlaten, waardoor in één stap een smalle deeltjesgrootteverdeling wordt bereikt.
Straalmalen biedt drie belangrijke voordelen voor de dispersie van sferisch zilverpoeder. Wat betreft zuiverheid, het hele proces maakt geen gebruik van maalmedia, waardoor metaalverontreiniging aan de bron wordt voorkomen. Dit is cruciaal voor zilverpoeder dat aan de voorzijde van een zonnecel wordt aangebracht, waarvoor een ultrahoge zuiverheid vereist is met strikte controle op lood-, ijzer- en koperverontreinigingen. Wat betreft sfericiteit, bereikt straalmalen dispersie door middel van zelfbotsingen van de deeltjes. Dit beschadigt de sferische morfologie veel minder dan andere mechanische maalmethoden. Het gedispergeerde zilverpoeder behoudt een hoge sfericiteit. Wat betreft de beheersing van de deeltjesgrootte, door aanpassing van de spuitmonddruk, de snelheid van het classificatiewiel en de toevoersnelheid, kan de D50 nauwkeurig worden geregeld binnen het gewenste bereik met een smalle verdeling, waarmee wordt voldaan aan de strenge eisen van PV-zilverpasta.
Het Europese octrooi EP4516432A1 beschrijft een productiemethode voor zilverpoeder waarbij de desintegratiestap gebruikmaakt van botsingen tussen deeltjes om tegelijkertijd oppervlakte-onregelmatigheden op zilverdeeltjes te verminderen en zo een glad oppervlak te verkrijgen. Zilverpoeder met een glad oppervlak vloeit beter, heeft een hogere stortdichtheid en vertoont een betere dispersiestabiliteit in organische dragers. Na verwerking in een straalmolen kan de stortdichtheid van het zilverpoeder oplopen tot boven de 4,0 g/cm³, waarbij hoogwaardige producten een stortdichtheid van 4,2 tot 5,0 g/cm³ bereiken. Een hogere stortdichtheid betekent meer actief geleidend materiaal per volume-eenheid, wat resulteert in dichtere gesinterde dikke films en een lagere weerstand.
Bescherming met inert gas en gesloten-lusverwerking
Wanneer zilverpoeder met hoge snelheid in de lucht botst, bestaat het risico op oxidatie. Oppervlaktelagen van oxide verminderen de sinteractiviteit en de elektrische prestaties van het poeder aanzienlijk. Episch poeder Dit product biedt een gesloten inertgasbeschermingsoplossing voor de verwerking van edelmetaalpoeder. Het gehele straalmolensysteem werkt in een afgesloten systeem, waarbij stikstof of argon als maalgas wordt gebruikt. Het zuurstofgehalte wordt tot een extreem laag niveau beperkt om oxidatie van het zilveroppervlak effectief te voorkomen. Het gesloten systeem zorgt bovendien voor nul stofemissie, waardoor de werkomgeving wordt beschermd en verlies van waardevol metaalmateriaal wordt voorkomen.
Onder inerte gasomstandigheden wordt de vorming van een oxidelaag op de oppervlakken van zilverdeeltjes onderdrukt, waardoor de sinteractiviteit behouden blijft. Dit is vooral belangrijk voor N-type cellen. TOPCon- en HJT-cellen maken gebruik van gepassiveerde contactstructuren en sinterprocessen bij lage temperaturen, die 200 tot 300 graden lager liggen dan bij conventionele PERC-cellen. Dit stelt hogere eisen aan de sinteractiviteit van het zilverpoeder. Als er een oxidelaag op het zilveroppervlak aanwezig is, kan het poeder tijdens het sinteren bij lage temperatuur niet volledig smelten en neemt de contactweerstand merkbaar toe. Jetmilling onder bescherming van inert gas elimineert dit risico bij de bron.
Apparatuurselectie: Kernparameters voor technisch personeel
Bij de selectie van apparatuur voor het dispergeren van zilverpoeder moeten technici zich richten op een aantal belangrijke aspecten. De spuitmonddruk bepaalt de kinetische energie van de botsingen tussen de deeltjes en heeft direct invloed op het uiteenvallen van agglomeraten. Voor het dispergeren van zilverpoeder is doorgaans een werkdruk van 0,4 tot 0,8 MPa vereist. De snelheid van het classificatiewiel bepaalt de deeltjesgrootte: een hogere snelheid produceert fijnere deeltjes, en het vereiste snelheidsbereik moet worden berekend op basis van de gewenste D50- en D97-waarden. Het materiaal van de maalkamer moet keramisch zijn of bekleed met polyurethaan of een vergelijkbaar niet-metallisch materiaal om te voorkomen dat ijzer, chroom en andere onzuiverheden tijdens botsingen de kamerwanden bereiken. De zuiveringsgraad van het gas beïnvloedt de productzuiverheid: perslucht of inert gas moet door precisiefilters worden geleid met een oliegehalte van minder dan 0,01 ppm en stoffiltratie tot 0,01 micrometer.
Bij gesloten inertgassystemen moet ook de afdichtingsprestatie van het gasterugwinnings- en circulatiesysteem worden gecontroleerd. De nauwkeurigheid van de zuurstofmeting moet ppm-niveau bereiken, met continue monitoring van de zuurstofconcentratie in de kamer tijdens bedrijf en automatische gasaanvulling en -spoeling indien de niveaus de drempelwaarde overschrijden. Het gasverbruik heeft een directe invloed op de bedrijfskosten. Het typische gasverbruik voor de dispersie van zilverpoeder ligt rond de 30 tot 50 Nm³ per ton materiaal. Het ontwerp van de apparatuur moet de circulatie-efficiëntie maximaliseren om het volume aan inert gas dat moet worden aangevuld te minimaliseren.
Epic Powder Jet Mill-oplossing en materiaaltesten
De epische poeder Gefluïdiseerd bed tegengestelde luchtstraalmolen Dit model is uitermate geschikt voor het dispergeren van zilverpoeder. De apparatuur biedt een regelbaar D50-bereik van 1 tot 25 micrometer en een D97-bereik van 2 tot 45 micrometer, met mediavrij malen bij lage temperatuur, een afgesloten, stofvrije werking en een smalle deeltjesgrootteverdeling. Het is geschikt voor warmtegevoelige, contaminatiegevoelige en hoogwaardige materialen. Meerdere tegenover elkaar geplaatste nozzles creëren een botsingszone met hoge concentratie in het midden van het wervelbed, wat resulteert in een hoge maalefficiëntie met een laag energieverbruik. Het ingebouwde, zeer efficiënte classificatiewiel zorgt voor nauwkeurige deeltjesgrootteverdelingen met een goede reproduceerbaarheid.
Epic Powder has mature experience in precious metal powder processing. We provide closed-loop inert gas processes capable of safe, oxidation-free processing of silver, platinum, and other precious metal powders. After equipment delivery, Epic Powder provides installation, commissioning, and operator training to ensure production line personnel can handle inert gas purging, particle size adjustment, and routine maintenance.
Technische eisen voor zilverpoeder in PV-zilverpasta
| Parameter | Vereiste | Notities |
| D50 Deeltjesgrootte | 1,0 tot 3,0 micrometer | Voor de voorzijde wordt doorgaans een laagdikte van 1 tot 3 micrometer gebruikt. |
| Deeltjesgrootteverdeling | Nauwe verspreiding | Garandeert nauwkeurige afdrukken en sintergeleiding. |
| Bolvormigheid | Groter dan of gelijk aan 0,9 | Goede vloei- en dispergeerbaarheid |
| Tapdichtheid | Boven 4,0 g/cm3 | Premiumproducten bereiken een dichtheid van 4,2 tot 5,0 g/cm³. |
| Specifiek oppervlaktegebied | 0,25 tot 1,0 m2/g | Beïnvloedt de sinteractiviteit en de prestaties van de pasta. |
| Verspreidbaarheid | Geen significante bezinking binnen 72 uur | Stabiel in organisch voertuig |
| Zuiverheid | Ultra-hoge zuiverheid | Strikte controle op lood, ijzer, koper en andere onzuiverheden. |
Capaciteits- en kostenfactoren voor kopers
Bij de keuze van de apparatuur gaat het niet alleen om technische specificaties, maar ook om de afstemming van capaciteit en kosten. De capaciteit van een straalmolen is afhankelijk van de materiaaleigenschappen en de gewenste deeltjesgrootte. Voor zilverpoederdispersie ligt de capaciteit doorgaans tussen de 5 en 50 kg per uur, afhankelijk van de grootte van de apparatuur en de nauwkeurigheid van de sortering. Kopers dienen de benodigde capaciteit te berekenen op basis van het dagelijkse zilverpoederverbruik van de pastaproductielijn, met een marge van 201 tot 301 ton per uur voor productieschommelingen.
De bedrijfskosten bestaan voornamelijk uit het gasenergieverbruik en het gebruik van inert gas. In een gesloten systeem wordt het inerte gas gerecycled, waarbij het volume dat wordt aangevuld doorgaans 51 tot 101 ton van het totale systeemgas bedraagt. Hierdoor blijven de kosten voor het bijvullen van stikstof beheersbaar. Voor onderhoud zijn de nozzles en de classificatorwielen de belangrijkste slijtageonderdelen. Keramische nozzles hebben een levensduur van ongeveer 2.000 tot 3.000 uur. De slijtage van de bladen van de classificatorwielen is afhankelijk van de hardheid van het materiaal; zilverpoeder heeft een lage Mohs-hardheid, waardoor de slijtage relatief langzaam verloopt en de onderhoudsintervallen langer zijn.
Veelgestelde vragen
Beschadigt straalfrezen de bolvormigheid van zilverpoeder?
Door middel van straalmalen wordt dispersie bereikt via botsingen tussen de deeltjes, zonder de compressie en wrijving van maalkogels. Hierdoor blijft de bolvormige structuur minimaal beschadigd. De bolvormigheid van het gedispergeerde zilverpoeder kan boven de 0,9 blijven.
Zal zilverpoeder oxideren tijdens de verwerking in een straalmolen?
Dankzij het gesloten inertgasbeschermingssysteem met stikstof of argon als medium, wordt het zuurstofgehalte in het systeem tot extreem lage niveaus beperkt. Het risico op oxidatie van het zilveroppervlak is zeer laag en de sinteractiviteit blijft behouden.
Welke ondersteuning wordt er geboden na de levering van de apparatuur?
Episch poeder Wij verzorgen installatie, inbedrijfstelling, training van operators en technische ondersteuning op afstand. Productiemedewerkers leren inertgasreiniging, deeltjesgrootteaanpassing en routineonderhoud. Slijtageonderdelen zoals keramische nozzles en classificatiewielen zijn op voorraad voor snelle verzending.
Voor oplossingen voor zilverpoederdispersie, materiaaltesten of offertes voor apparatuur kunt u terecht op [websiteadres]. www.jet-mills.com Neem contact op met het technische team van Epic Powder.
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je mag ook contact EPIC Poeder online klantvertegenwoordiger Zelda voor verdere vragen.”
— Jason Wang, Ingenieur