เหตุใดผงเงินทรงกลมจึงจับตัวเป็นก้อนก่อนการเผาผนึก?

สารละลายเงินสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์เป็นวัสดุหลักในการเคลือบโลหะบนขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ ผงเงินคิดเป็นน้ำหนัก 701 ถึง 901 กิโลกรัมของสารละลาย ทำให้เป็นส่วนประกอบที่มีราคาสูงที่สุดและเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อประสิทธิภาพของเซลล์ ผงเงินทรงกลมที่ผลิตได้มีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อนอย่างรุนแรงในระหว่างการอบแห้ง เมื่อเกิดการจับตัวเป็นก้อนแล้ว จะยากมากที่จะแยกออกจากกันด้วยวิธีการทางกลแบบทั่วไป เจ็ทมิลล์ ได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการกระจายผงเงินทรงกลมที่จับตัวเป็นก้อน และควบคุมการกระจายขนาดอนุภาค.

บทบาทของผงเงินทรงกลมในสารประกอบเงิน PV

สารประกอบเงินสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบ่งออกเป็นสารประกอบด้านหน้าและด้านหลัง ซึ่งแต่ละชนิดมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันมากสำหรับผงเงิน สารประกอบด้านหน้าจะถูกพิมพ์ลงบนพื้นผิวรับแสงของเซลล์เพื่อสร้างเส้นริ้วและแถบนำไฟฟ้าขนาดเล็ก ทำหน้าที่รวบรวมและนำพาประจุที่เกิดจากแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำในการพิมพ์ ความต้านทานการสัมผัส และการนำไฟฟ้าจึงสูงมาก สารประกอบด้านหน้าต้องใช้ผงเงินทรงกลมที่มีความกลมสูง เนื่องจากอนุภาคทรงกลมไหลได้ดี กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ และต้านทานการตกตะกอนระหว่างการพิมพ์สกรีน ช่วยให้ได้เส้นริ้วที่คมชัดและเครือข่ายนำไฟฟ้าที่หนาแน่นหลังจากการเผาผนึก สารประกอบด้านหลังจะถูกพิมพ์ลงบนพื้นผิวด้านหลังและทำหน้าที่รวบรวมกระแสไฟฟ้าในพื้นที่ขนาดใหญ่และการยึดเกาะ ข้อกำหนดด้านการนำไฟฟ้าค่อนข้างต่ำกว่า และโดยทั่วไปจะใช้ผงเงินเกล็ดเป็นส่วนประกอบหลัก ผสมกับผงเงินทรงกลมในปริมาณเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงการไหล.

ในแง่ของข้อมูลตลาด ผงเงินทรงกลมครองส่วนแบ่งตลาดผงเงินสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่า 951,000 ตัน และเป็นตัวเลือกที่จำเป็นสำหรับการผลิตเซลล์ PERC และ TOPCon ในปริมาณมาก การบริโภคเงินทั่วโลกสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แตะระดับ 6,146 ตันในปี 2024 คิดเป็น 171,000 ตันของความต้องการเงินทั้งหมด และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 7,560 ตันในปี 2025 การติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ทุก 1 กิกะวัตต์ใช้เงินประมาณ 70 ตัน เมื่อกำลังการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการผงเงินทรงกลมคุณภาพสูงก็เพิ่มขึ้นควบคู่กันไป.

การจับตัวเป็นก้อน: ปัญหาหลักในการผลิตผงเงินทรงกลม

วิธีการหลักในการผลิตผงเงินทรงกลมคือการลดทางเคมี ซึ่งควบคุมขนาดอนุภาคโดยการปรับค่า pH อัตราการหยดของสารลด และปริมาณสารช่วยกระจายตัว วิธีนี้ใช้งานง่าย ควบคุมได้ดี และยังคงเป็นกระบวนการหลักสำหรับการผลิตผงเงินในเซลล์ซิลิคอนผลึก อย่างไรก็ตาม ผงเงินที่ผลิตโดยการลดทางเคมีมักมีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วงไมครอนหรือแม้แต่ต่ำกว่าไมครอน มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและพลังงานผิวสูง ในระหว่างการอบแห้ง อนุภาคจะจับตัวกันเป็นก้อนได้ง่าย การจับตัวกันเป็นก้อนนี้ไม่ใช่การรวมกลุ่มทางกายภาพธรรมดา แต่เป็นการจับตัวกันเป็นก้อนหนาแน่นที่เกิดจากแรงแวนเดอร์วาลส์และปฏิกิริยาประจุบนพื้นผิว เมื่อเกิดขึ้นแล้ว การกระจายตัวของก้อนเหล่านี้จะทำได้ยากมากหากใช้การกวนเชิงกลแบบธรรมดาหรือวิธีการอัลตราโซนิก.

หากนำผงเงินที่จับตัวเป็นก้อนมาใช้โดยตรงในการผลิตสารละลายเงิน จะเกิดปัญหาหลายประการ การกระจายขนาดอนุภาคจะกว้างขึ้น และอนุภาคขนาดใหญ่สามารถอุดตันช่องตาข่ายของเครื่องพิมพ์สกรีน ทำให้เกิดการขาดตอนหรือรอยขรุขระ ผงเงินจะตกตะกอนเร็วขึ้นในตัวทำละลายอินทรีย์ ทำให้ความเสถียรในการเก็บรักษาสารละลายลดลง ในระหว่างการเผาผนึก อนุภาคภายในก้อนที่จับตัวเป็นก้อนจะไม่หลอมรวมกันอย่างเพียงพอ ทำให้เกิดช่องว่างหรือข้อบกพร่องในโครงข่ายนำไฟฟ้า ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการสัมผัสและในที่สุดจะลดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์ ดังนั้น ผงเงินจะต้องได้รับการกระจายตัวอย่างมีประสิทธิภาพก่อนที่จะนำไปใช้ในการผลิตสารละลาย.

วิธีการทำงานของการกัดด้วยเจ็ท และข้อดีทางเทคนิค

เครื่องบดแบบเจ็ทใช้ก๊าซแรงดันสูงและความเร็วสูงเป็นแรงบดเพียงอย่างเดียว อนุภาคของวัสดุถูกขับเคลื่อนด้วยกระแสก๊าซความเร็วสูงและเกิดการชนกัน การเสียดสี และแรงเฉือนระหว่างอนุภาคด้วยความถี่สูง กระบวนการนี้จะทำลายกลุ่มอนุภาคและลดขนาดอนุภาคให้ละเอียดมาก ล้อคัดแยกแบบไดนามิกในตัวจะทำการคัดแยกไปพร้อมกัน อนุภาคหยาบจะถูกส่งกลับไปบดต่อ ในขณะที่อนุภาคละเอียดจะผ่านล้อคัดแยกและออกไป ทำให้ได้การกระจายขนาดอนุภาคที่แคบในขั้นตอนเดียว.

การบดด้วยเจ็ทมีข้อดีที่สำคัญสามประการสำหรับการกระจายผงเงินทรงกลม ในแง่ของความบริสุทธิ์ กระบวนการทั้งหมดไม่ใช้ตัวกลางในการบด ทำให้ขจัดสิ่งปนเปื้อนของโลหะตั้งแต่ต้นทาง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผงเงินด้านหน้า (front-side silver powder) ที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงมาก พร้อมการควบคุมสิ่งเจือปนของตะกั่ว เหล็ก และทองแดงอย่างเข้มงวด ในแง่ของความเป็นทรงกลม การบดด้วยเจ็ททำให้เกิดการกระจายตัวผ่านการชนกันเองของอนุภาค ทำให้เกิดความเสียหายต่อรูปร่างทรงกลมน้อยกว่าวิธีการบดเชิงกลอื่นๆ ผงเงินที่กระจายตัวแล้วยังคงรักษาความเป็นทรงกลมไว้ได้สูง ในแง่ของการควบคุมขนาดอนุภาค โดยการปรับแรงดันหัวฉีด ความเร็วของล้อคัดแยก และอัตราการป้อน สามารถควบคุม D50 ได้อย่างแม่นยำภายในช่วงเป้าหมายด้วยการกระจายตัวที่แคบ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของสารละลายเงิน PV.

สิทธิบัตรยุโรป EP4516432A1 เปิดเผยวิธีการผลิตผงเงิน โดยขั้นตอนการแตกตัวจะใช้การชนกันของอนุภาคเพื่อลดความไม่เรียบของพื้นผิวอนุภาคเงินไปพร้อมกัน ทำให้พื้นผิวเรียบเนียน ผงเงินที่มีพื้นผิวเรียบจะไหลได้ดีกว่า มีความหนาแน่นสูงกว่า และแสดงความเสถียรในการกระจายตัวที่ดีกว่าในตัวทำละลายอินทรีย์ หลังจากผ่านกระบวนการบดด้วยเจ็ทมิลล์ ความหนาแน่นของผงเงินสามารถสูงกว่า 4.0 กรัม/ซม³ โดยผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงจะมีความหนาแน่น 4.2 ถึง 5.0 กรัม/ซม³ ความหนาแน่นที่สูงขึ้นหมายถึงวัสดุตัวนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นต่อปริมาตรหนึ่งหน่วย ส่งผลให้ฟิล์มหนาที่เผาผนึกมีความหนาแน่นมากขึ้นและมีความต้านทานต่ำลง.

การป้องกันด้วยก๊าซเฉื่อยและการประมวลผลแบบวงปิด

ผงเงินที่พุ่งชนกันด้วยความเร็วสูงในอากาศมีความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน ชั้นออกไซด์บนพื้นผิวจะลดประสิทธิภาพการเผาผนึกและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของผงลงอย่างมาก. ผงมหากาพย์ นำเสนอโซลูชันการป้องกันด้วยก๊าซเฉื่อยแบบวงปิดสำหรับการแปรรูปผงโลหะมีค่า ระบบเจ็ทมิลล์ทั้งหมดทำงานในสภาวะปิดสนิท โดยใช้ไนโตรเจนหรืออาร์กอนเป็นก๊าซบด และควบคุมปริมาณออกซิเจนให้อยู่ในระดับต่ำมากเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวเงินได้อย่างมีประสิทธิภาพ การออกแบบแบบวงปิดยังช่วยให้ไม่มีการปล่อยฝุ่นละอิง ปกป้องสภาพแวดล้อมการทำงานและป้องกันการสูญเสียวัสดุโลหะมีค่า.

ภายใต้สภาวะก๊าเฉื่อย การก่อตัวของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวอนุภาคเงินจะถูกยับยั้ง ทำให้รักษาประสิทธิภาพการเผาผนึกไว้ได้ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเซลล์ชนิด N เซลล์ TOPCon และ HJT ใช้โครงสร้างหน้าสัมผัสแบบพาสซิเวตและกระบวนการเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำ โดยมีอุณหภูมิการเผาผนึกต่ำกว่า PERC ทั่วไป 200 ถึง 300 องศา ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการเผาผนึกของผงเงินสูงขึ้น หากมีชั้นออกไซด์อยู่บนพื้นผิวเงิน ผงจะไม่สามารถหลอมรวมกันได้อย่างสมบูรณ์ในระหว่างการเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำ และความต้านทานการสัมผัสจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การบดด้วยเจ็ทภายใต้การป้องกันด้วยก๊าเฉื่อยจะช่วยขจัดความเสี่ยงนี้ได้ตั้งแต่ต้นทาง.

การเลือกอุปกรณ์: พารามิเตอร์หลักสำหรับบุคลากรด้านเทคนิค

ในการเลือกอุปกรณ์สำหรับการกระจายผงเงิน บุคลากรทางเทคนิคควรให้ความสำคัญกับมิติสำคัญหลายประการ แรงดันหัวฉีดกำหนดพลังงานจลน์ของการชนกันของอนุภาคและส่งผลโดยตรงต่อการแตกตัวของกลุ่มอนุภาค โดยทั่วไปการกระจายผงเงินต้องการแรงดันใช้งาน 0.4 ถึง 0.8 MPa ความเร็วของล้อคัดแยกควบคุมจุดตัดขนาดอนุภาค: ความเร็วที่สูงขึ้นจะทำให้ได้อนุภาคที่ละเอียดขึ้น และช่วงความเร็วที่ต้องการควรคำนวณจากค่า D50 และ D97 เป้าหมาย วัสดุของห้องบดต้องเป็นเซรามิกหรือบุด้วยโพลียูรีเทนหรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะที่คล้ายกันเพื่อป้องกันเหล็ก โครเมียม และสิ่งเจือปนอื่นๆ จากผนังห้องระหว่างการชนกัน ระดับการกรองก๊าซส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์: อากาศอัดหรือก๊าซเฉื่อยต้องผ่านตัวกรองที่มีความแม่นยำสูง โดยมีปริมาณน้ำมันควบคุมต่ำกว่า 0.01 ppm และการกรองฝุ่นละเอียดถึง 0.01 ไมโครเมตร.

สำหรับระบบก๊าซเฉื่อยแบบวงปิด ประสิทธิภาพการปิดผนึกของระบบการกู้คืนและการหมุนเวียนก๊าซจะต้องได้รับการตรวจสอบด้วย ความแม่นยำในการตรวจสอบออกซิเจนควรอยู่ที่ระดับ ppm โดยมีการตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจนในห้องอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทำงาน และการเติมก๊าซและการไล่ก๊าซโดยอัตโนมัติหากระดับเกินเกณฑ์ การใช้ก๊าซส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการดำเนินงาน โดยทั่วไปแล้วการใช้ก๊าซสำหรับการกระจายผงเงินจะอยู่ที่ประมาณ 30 ถึง 50 Nm³ ต่อวัสดุ 1 ตัน การออกแบบอุปกรณ์ควรเพิ่มประสิทธิภาพการหมุนเวียนให้สูงสุดเพื่อลดปริมาณการเติมก๊าซเฉื่อย.

การทดสอบโซลูชันและวัสดุของเครื่องบดผงเจ็ท Epic

ผงวิเศษ ฟลูอิไดซ์เบดตรงข้ามกับ Air Jet Mill เครื่องนี้เป็นรุ่นที่เหมาะสมสำหรับการกระจายผงเงิน อุปกรณ์นี้มีช่วงการปรับขนาดอนุภาค D50 ที่ควบคุมได้ตั้งแต่ 1 ถึง 25 ไมโครเมตร และ D97 ที่ควบคุมได้ตั้งแต่ 2 ถึง 45 ไมโครเมตร พร้อมการบดที่อุณหภูมิต่ำโดยไม่ต้องใช้ตัวกลาง การทำงานแบบปิดสนิทปราศจากฝุ่น และการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบ เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน เสี่ยงต่อการปนเปื้อน และมีมูลค่าสูง หัวฉีดหลายหัวที่อยู่ตรงข้ามกันสร้างโซนการชนที่มีความเข้มข้นสูงที่ใจกลางของเตาเผาแบบฟลูอิไดซ์ ทำให้ได้ประสิทธิภาพการบดสูงและใช้พลังงานต่ำ ล้อคัดแยกประสิทธิภาพสูงในตัวช่วยให้ได้ขนาดอนุภาคที่แม่นยำและมีความสามารถในการทำซ้ำได้ดี.

บริษัท Epic Powder มีประสบการณ์อันยาวนานในการแปรรูปผงโลหะมีค่า เราให้บริการกระบวนการก๊าเฉื่อยแบบวงปิดที่สามารถแปรรูปผงเงิน แพลทินัม และผงโลหะมีค่าอื่นๆ ได้อย่างปลอดภัยและปราศจากออกซิเดชัน หลังจากส่งมอบอุปกรณ์แล้ว Epic Powder จะให้บริการติดตั้ง ทดสอบระบบ และฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน เพื่อให้มั่นใจว่าบุคลากรในสายการผลิตสามารถจัดการกับการไล่ก๊าเฉื่อย การปรับขนาดอนุภาค และการบำรุงรักษาตามปกติได้.

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับผงเงินในสารละลายเงิน PV

ปัจจัยด้านกำลังการผลิตและต้นทุนสำหรับผู้ซื้อ

การเลือกอุปกรณ์ไม่ได้พิจารณาเฉพาะข้อกำหนดทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาถึงกำลังการผลิตและต้นทุนด้วย กำลังการผลิตของเครื่องบดแบบเจ็ทขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุและขนาดอนุภาคที่ต้องการ สำหรับการกระจายผงเงิน กำลังการผลิตโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 50 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ขึ้นอยู่กับขนาดของอุปกรณ์และความแม่นยำในการคัดแยก ผู้ซื้อควรคำนวณกำลังการผลิตของอุปกรณ์ที่ต้องการโดยพิจารณาจากการใช้ผงเงินในแต่ละวันของสายการผลิตวาง โดยเผื่อปริมาณไว้ 201 ถึง 301 ตัน เพื่อรองรับความผันผวนของการผลิต.

ต้นทุนการดำเนินงานส่วนใหญ่ประกอบด้วยการใช้พลังงานก๊าซและการใช้ก๊าซเฉื่อย ในระบบวงปิด ก๊าซเฉื่อยจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ โดยปริมาณการเติมโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 5% ถึง 10% ของปริมาณก๊าซทั้งหมดในระบบ ทำให้ต้นทุนการเติมไนโตรเจนอยู่ในระดับที่จัดการได้ สำหรับการบำรุงรักษา หัวฉีดและล้อคัดแยกเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอมากที่สุด หัวฉีดเซรามิกมีอายุการใช้งานประมาณ 2,000 ถึง 3,000 ชั่วโมง การสึกหรอของใบมีดล้อคัดแยกขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุ ผงเงินมีความแข็งโมห์ต่ำ ดังนั้นการสึกหรอจึงค่อนข้างช้าและช่วงเวลาการบำรุงรักษาจึงยาวนานกว่า.

คำถามที่พบบ่อย

การบดด้วยเจ็ททำให้ความกลมของผงเงินเสียหายหรือไม่?

การบดด้วยเจ็ทช่วยให้เกิดการกระจายตัวผ่านการชนกันระหว่างอนุภาคโดยปราศจากการบีบอัดและแรงเสียดทานของวัสดุบด ดังนั้นความเสียหายต่อรูปร่างทรงกลมจึงน้อยที่สุด ความเป็นทรงกลมของผงเงินที่กระจายตัวสามารถคงไว้ได้เหนือ 0.9.

ผงเงินจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างกระบวนการบดด้วยเครื่องเจ็ทหรือไม่?

ด้วยระบบป้องกันก๊าซเฉื่อยแบบวงปิดโดยใช้ไนโตรเจนหรืออาร์กอนเป็นตัวกลางก๊าซ ปริมาณออกซิเจนในระบบจึงถูกควบคุมให้อยู่ในระดับต่ำมาก ความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวเงินจึงต่ำมาก และกิจกรรมการเผาผนึกยังคงอยู่.

หลังจากส่งมอบอุปกรณ์แล้ว มีการให้การสนับสนุนหลังการขายอย่างไรบ้าง?

ผงมหากาพย์ ให้บริการติดตั้ง ทดสอบระบบ ฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน และให้การสนับสนุนทางเทคนิคจากระยะไกล บุคลากรในสายการผลิตจะได้เรียนรู้การไล่ก๊าซเฉื่อย การปรับขนาดอนุภาค และการบำรุงรักษาตามปกติ ชิ้นส่วนสึกหรอ เช่น หัวฉีดเซรามิกและใบมีดล้อคัดแยกขนาดอนุภาค มีสต็อกไว้พร้อมจัดส่งอย่างรวดเร็ว.

หากต้องการข้อมูลเกี่ยวกับสารละลายกระจายตัวของผงเงิน การทดสอบวัสดุ หรือใบเสนอราคาอุปกรณ์ โปรดเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเรา www.jet-mills.com เพื่อติดต่อทีมงานด้านเทคนิคของ Epic Powder.

ขอบคุณที่อ่าน ฉันหวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์ โปรดแสดงความคิดเห็นด้านล่าง คุณยังสามารถ ติดต่อ EPIC ตัวแทนลูกค้าออนไลน์ของ Powder เซลดา หากต้องการสอบถามเพิ่มเติม”

- เจสัน หว่อง, วิศวกร