Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов


 


Владельцы патента RU 2531519:

Закрытое акционерное общество "Монокристалл" ЗАО "Монокристалл" (RU)

Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов включает частицы порошка алюминия, органическое связующее и стеклофритту, причем в пасте используют мелкодисперсный алюминиевый порошок, частицы которого имеют сферическую форму, причем используется сочетание алюминиевых порошков со средним размером частиц D50 не более 3,0 мкм и 4,0-6,0 мкм в соотношении (10:50):(90:50) соответственно, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: алюминиевый порошок 70-80; органическое связующее 15-30; стеклофритта 0-5. В качестве стеклофритты может использоваться смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стекла со средним размером частиц D50 не более 10,0 мкм, предпочтительно 2,0-3,0 мкм. Паста может содержать металлоорганическое соединение и/или кремнийорганическое соединение и/или сополимер в количестве 0-2 мас.%. Паста может содержать наночастицы аморфного диоксида кремния, имеющие размер не более 200 нм и удельную поверхность 100-400 м2/г в количестве 0-2 мас.%. Технический результат - повышение тока короткого замыкания, снижение последовательного сопротивления солнечного элемента, что приводит к повышению КПД, снижение затрат при изготовлении пасты и солнечного элемента. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике, а именно к материалам для изготовления электропроводящих слоев методом трафаретной печати, и может быть использовано в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках p-типа.

Предшествующий уровень техники

Солнечные элементы относятся к категории фотопреобразователей, то есть это приборы, преобразующие энергию солнечного излучения в электрическую энергию, и используются как источники эдс.

В основе работы солнечных элементов лежит фотогальванический эффект - явление возникновения фото-эдс. при облучении полупроводника световым потоком, сущность которого состоит в том, что при освещении солнечным светом p-n-перехода, генерированные светом электронно-дырочные пары разделяются полем перехода, так что p-область получает дополнительный положительный заряд, а n-область - отрицательный, то есть на концах p-n-перехода возникает разность потенциалов. Если к p-n-переходу, освещаемому солнечным светом, подключить сопротивление нагрузки, то через него потечет электрический ток и соответственно будет выделяться определенная мощность.

Конструктивно солнечные элементы выполняются в виде подложки полупроводникового материала, например, кремния, в которой создается мелкий p-n-переход. Контакты на лицевой и тыльной поверхности кремниевой подложки могут быть получены нанесением токопроводящей толстопленочной пасты методом трафаретной печати.

Известна алюминиевая паста для тыльного электрода солнечного элемента (публикация международной заявки W02011028058, кл. МПК H01B 31/0224, H01B 31/042, опубл. 10.03.2011). Паста содержит: 65-75 мас.% алюминиевого порошка, имеющего среднее распределение размеров частиц 0,01-5 мкм; стеклофритты 0,01-5 мас.% и органического связующего 20,0-34,9 мас.%.

Недостатком известной алюминиевой пасты является относительно большое количество полимера в органическом связующем, что, во-первых, влечет за собой повышение себестоимости продукта, во-вторых, за короткое время вжигания, которое используется для формирования тыльного электрода, полимер не успевает полностью разложиться и/или дает большой остаток после вжигания в виде золы, что существенно влияет на ток короткого замыкания и как следствие ведет к снижению КПД. Использование порошка с размером частиц не более 5 мкм может вызвать плохую спекаемость алюминиевого слоя и как следствие снижение адгезионных свойств.

Известна композиция пасты для солнечного элемента (публикация международной заявки W02011028036, кл. МПК H01B 1/22, H01L 31/042, опубл. 10.03.2011). Композиция пасты включает: алюминиевый порошок, стеклофритту, органическое связующее и неорганическую добавку в виде оксида металла.

Недостатком известной композиции является использование алюминиевого порошка несферической формы с размером частиц от 20 до 50 мкм. Для печати такой пасты необходимо использовать трафарет с размером ячейки не менее 100 мкм, что приведет к большому расходу пасты на пластину и как следствие увеличению прогиба солнечного элемента после вжигания. Также описано использование неорганических наполнителей (оксид железа, кобальта, хрома), с существенно более низкой проводимостью по сравнению с алюминием. Их использование может привести к снижению проводимости в солнечном элементе и, как результат, снижению КПД.

Известна композиция для печати электродов на полупроводниковых подложках, используемая при производстве солнечных элементов (публикация международной заявки W02011026852, кл. МПК H01B 1/02, Н01В 1/22, H01L 21/28, H01L 21/288, H01L 31/0224, опубл. 10.03.2011). Композиция для печати содержит: электропроводящие частицы 30-90 мас.%, стеклянную фритту 0-7 мас.%, по крайней мере, один абсорбент для лазерного излучения 0,1-5 мас.%, по крайней мере, один материал матрицы 0-8 мас.%, по крайней мере, одно металлоорганическое соединение 0-8 мас.%, растворитель 3-50 мас.%, по крайней мере, один удерживающий агент 0-65 мас.% и по крайней мере, одну добавку 0-5 мас.%. В качестве электропроводящих частиц может использоваться, в том числе, алюминий.

Недостатком известной композиции является то, что лазерный метод нанесения слоя требует достаточно дорогостоящего оборудования. Кроме того, абсорбент лазерного излучения может ухудшать электрические свойства солнечного элемента.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту - прототип - является проводящая композиция, используемая при формировании толстопленочных электродов солнечных элементов (патент США №7,718,092, кл. МПК H01B 1/22, H01L 31/00, H02N 6/00, опубл. 18.05.2010). Композиция включает: алюминийсодержащий порошок, аморфный диоксид кремния и одну или нескольких дополнительных композиций стеклофритты, рассредоточенных в органической среде. Аморфный диоксид кремния присутствует в диапазоне от 0,05 до 0,3 мас.% на основе общего веса композиции. Композиция может дополнительно содержать серебросодержащий порошок. Композиция стеклянной фритты может быть безсвинцовой. Органическая среда включает в себя полимерное связующее и летучие органические растворители. Для формирования тыльного электрода пасту наносят на тыльную поверхность кремниевого солнечного элемента методом трафаретной печати. Вжигание напечатанного слоя проводят при температуре 500-990°C.

Недостатками известной композиции являются:

- использование диоксида кремния для снижения прогиба одновременно негативно сказывается на адгезионных свойствах вожженного алюминиевого слоя. Несмотря на то, что не наблюдается образования пыли после вжигания, уровень адгезии после ламинации при изготовлении солнечных модулей значительно ниже, в связи с низкой спекаемостью твердых компонентов в объеме алюминиевого слоя,

- не определен размер частиц диоксида кремния, что очень важно, при использовании слишком крупных частиц наблюдается резкое падение адгезии вожженных слоев и снижение проводимости тыльного контакта.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании композиции алюминиевой токопроводящей пасты, позволяющей улучшить потребительские характеристики и свойства пасты, увеличить эффективность и качество солнечных элементов.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в повышении тока короткого замыкания, снижении последовательного сопротивления солнечного элемента, что приводит к повышению КПД. При этом используются материалы относительно низкой стоимости, что ведет к существенному снижению затрат при изготовлении пасты и самого солнечного элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов включает частицы порошка алюминия, органическое связующее и стеклофритту, причем в пасте используют мелкодисперсный алюминиевый порошок, частицы которого имеют сферическую форму, причем используется сочетание алюминиевых порошков со средним размером частиц D50 не более 3,0 мкм и 4,0-6,0 мкм в соотношении (10:50):(90:50) соответственно, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: алюминиевый порошок 70-80; органическое связующее 15-30; стеклофритта 0-5.

В качестве стеклофритты может использоваться смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стекла со средним размером частиц D50 не более 10,0 мкм, предпочтительно 2,0-3,0 мкм.

Алюминиевая паста может дополнительно содержать металлоорганическое соединение и/или кремнийорганическое соединение и/или сополимер в количестве 0-2 мас.%.

Алюминиевая паста может дополнительно содержать наночастицы аморфного диоксида кремния, имеющие размер не более 200 нм и удельную поверхность 100-400 м2/г в количестве 0-2 мас.%.

Соотношение частиц алюминиевого порошка различного размера специально подобрано для повышения плотности упаковки и увеличения площади контакта с текстурированной кремниевой поверхностью, что ведет к снижению последовательного сопротивления солнечного элемента и как следствие к повышению фактора заполнения (филфактор FF). Смесь стеклофрит с различной температурой размягчения/плавления и коэффициентом термического расширения позволяет получать слои с высокими адгезионными свойствами и сниженным прогибом. Органическое связующее подобрано таким образом, что позволяет сушить пасту, нанесенную на кремниевую подложку за очень короткое время, что очень актуально в настоящее время, когда все производители солнечных элементов стремятся уменьшить время цикла изготовления продукции.

Осуществление изобретения

В настоящем изобретении используется сочетание порошков алюминия, имеющих сферическую форму частиц, средний размер частиц составляет D50 не более 3 мкм и D50 4-6 мкм в соотношении (10-50):(90-50) соответственно. Если средний размер частиц D50 порошка превышает 6,0 мкм, то возникает тенденция к ухудшению печатных свойств пасты и снижению электрических параметров солнечных элементов. И наоборот; если размер частиц D50 порошка значительно менее 1,0 мкм, то увеличивается его маслоемкость и, соответственно, повышается вязкость пасты и ухудшаются ее печатно-технические свойства. Такое повышение вязкости негативно сказывается на печатных свойствах пасты. Использование очень мелких порошков также может вызывать увеличение прогиба за счет повышенного спекания, вызванного усиленной активностью порошков.

Согласно изобретению порошки алюминия используются в соотношении (10-50):(90-50). Такое соотношение порошков позволяет достичь оптимальной плотности упаковки частиц, что повышает электропроводность слоя и повышает площадь контакта с текстурированной кремниевой подложкой при сохранении необходимых реологических и печатно-технических свойств состава.

Содержание стеклофритты в токопроводящей пасте должно находиться в диапазоне 0-5 мас.%. Стеклофритта обеспечивает адгезионные свойства пасты к кремниевой структуре. Содержание стеклофритты в составе пасты, превышающем 5%, приводит к чрезмерному увеличению прогиба кремниевой пластины после вжигания. Достаточное количество стекла обеспечивает спекание частиц металла и материала подложки для формирования контакта. В качестве стеклофритты используется смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стекла, размер частиц D50 не более 10 мкм, предпочтительно 2-3 мкм. Если средний размер частиц D50 превышает 10 мкм, то снижается скорость оплавления стекла, что может вызвать ухудшение адгезии.

Используемые стекла должны иметь разную температуру размягчения, что позволит обеспечить хороший контакт к кремниевой пластине и повысить когезию алюминиевых частиц в объеме алюминиевого слоя, одновременно не давая сильно спекаться алюминиевому порошку. Определенная смачиваемость стеклофритты позволяет получить вожженные слои с небольшим прогибом.

Т размягчения висмутатного стекла 200-400 град, Т размягчения свинцово-боросиликатного стекла 400-600 град.

Содержание органического связующего в токопроводящей пасте должно находиться в диапазоне 15-30 мас%. Органическое связующее включает в себя полимер (этилцеллюлоза, акрилатные полимеры, полиметилметакрилаты, поливинибутираль, полиэтиленгликоль и др.) в качестве пленкообразующего, связующее получают путем растворения полимера в высококипящих органических растворителях. В роли растворителей может быть использован терпинеол, тексанол, дибутилфталат, бутилкарбитолацетат, бутилкарбитол, изоамилсалицилат и др. В качестве добавок в составе органического связующего возможно применение дисперсантов, смачивателей и тиксотропных агентов. Органическое связующее подобрано таким образом, что позволяет сушить напечатанный слой пасты при температуре 200-350 град за 20-50 сек.

В токопроводящей пасте данного изобретения могут быть использованы специальные добавки, такие как смачиватели поверхности, диспергаторы, стабилизаторы/корректоры вязкости. Количество используемых добавок определяется в соответствии с характеристиками полученной токопроводящей пасты. Также возможно использование нескольких типов добавок:

- металлоорганические соединения, (например, алкоксиды, тэтраэтоксититан и др.), кремнийорганические соединения, сополимеры в количестве 0-2 мас.%,

- наночастицы аморфного диоксида кремния с размером частиц не более 200 нм и удельной поверхностью 100-400 м2/г в количестве 0-2 мас.%.

Оптимальность количественного состава пасты подтверждается тем, что при введении входящих в нее компонентов в количествах выше или ниже заявляемых пределов не обеспечиваются требуемые эксплуатационные и реологические свойства.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».

Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Пример 1

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 10:90 в количестве 75 мас.%, смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стеклопорошков в соотношении 1:1 в количестве 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты и слоев на ее основе приведены в таблице 1 и 2.

Пример 2

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 20:80 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:1 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 3

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 30:70 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:1 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 4

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 50:50 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:1 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 5

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 50:50 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:1 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 6

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 20:80 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:2 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 7

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 20:80 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 1:3 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Пример 8

Для приготовления токопроводящей пасты использовали: порошок алюминия с размером частиц не более 3 мкм и 4-6 мкм в соотношении 20:80 в количестве 75 мас.%, смесь стеклофритт в соотношении 2:3 общим содержанием 2,0 мас.%, остальное - органическое связующее, обычно 10% раствор 8 этилцеллюлозы в терпинеоле или бутилкарбитоле. Печатные, механические и электрофизические свойства полученной токопроводящей пасты приведены в таблице 1 и 2.

Таблица 1
Печатные свойства пасты и механические параметры вожженного слоя
№ примера соотношение фракций Al порошка соотношение стекол печатные свойства адгезия после сушки адгезия после вжигания прогиб
1 0:100 0:1 отл отл отл 1,86
2 0:100 1:0 отл отл удовл 1,15
3 0:100 1:1 отл отл удовл 1,25
4 20:80 1:0 отл отл удовл 1,35
5 20:80 1:1 отл отл отл 1,43
6 50:50 1:2 отл отл отл 1,34
7 20:80 1:2 отл отл отл 1,28
8 80:20 1:1 отл отл отл 1,54
Таблица 2
Электрофизические параметры солнечных элементов
№ примера соотношение фракций Al порошка соотношение стекол Uoc, mV JSC,
mA/cm2
Rs, mOhm FF,% Ncell, %
1 0:100 0:1 629,94 36,29 2,15 79,62 18,22
2 0:100 1:0 630,31 36,35 2,05 80,09 18,35
3 0:100 1:1 629,66 36,24 2,06 79,85 18,27
4 20:80 1:0 630,57 36,25 1,94 80,21 18,25
5 20:80 1:1 631,43 36,76 2,05 79,93 18,55
6 50:50 1:2 631,71 36,36 2,03 80,18 18,43
7 20:80 1:2 632,29 36,44 2,07 80,28 18,50
8 80:20 1:1 632,18 36,37 2,04 80,35 18,47

Влияние воженного слоя исследуемых образцов алюминиевых паст на коробление солнечных элементов оценивалось путем измерения прогиба кремниевых подложек, на которые были предварительно нанесены тестируемые композиции. Для измерения прогиба использовали лазерную оптическую систему «Кеуепсе» (Япония). Погрешность измерения не более ±0,025 мм.

Когезию и спекаемость исследуемых составов с кремнием оценивали визуально по остатку слоя на ленте с липким слоем после отрыва по трехбалльной шкале («отлично», «хорошо», «удовлетворительно»). Для оценки применялся эталон - цветовая шкала с оттенками серого цвета.

Исследование электрических свойств алюминиевых паст производилось путем измерения электрофизических параметров солнечных элементов, тыльный контакт к которым формировали с применением испытуемых образцов. Для измерения вольт-амперных характеристик использовали установку «Pasan» STCLAB906 Pro (Швейцария).

Промышленная применимость

В алюминиевой пасте для кремниевых солнечных элементов, согласно изобретению, используется сочетание порошков алюминия сферической формы с различным средним размером частиц в определенном соотношении, что отличает ее от известных паст. Данная композиция токопроводящей пасты обеспечивает повышение тока короткого замыкания, снижение последовательного сопротивления солнечного элемента, что в свою очередь приводит к повышению КПД.

Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов, изготовленная в соответствии с изобретением, может быть использована в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках p-типа.

1. Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов, включающая частицы порошка алюминия, органическое связующее и стеклофритту, отличающаяся тем, что в пасте используют мелкодисперсный алюминиевый порошок, частицы которого имеют сферическую форму, причем используется сочетание алюминиевых порошков со средним размером частиц D50 не более 3,0 мкм и 4,0-6,0 мкм в соотношении (10:50):(90:50) соответственно, при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

алюминиевый порошок 70-80
органическое связующее 15-30
стеклофритта 0-5

2. Алюминиевая паста по п.1, отличающаяся тем, что в качестве стеклофритты используется смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стекла со средним размером частиц D50 не более 10,0 мкм, предпочтительно 2,0-3,0 мкм.

3. Алюминиевая паста по п.1, отличающаяся тем, что паста дополнительно содержит металлоорганическое соединение и/или кремнийорганическое соединение и/или сополимер в количестве 0-2 мас.%.

4. Алюминиевая паста по п.1, отличающаяся тем, что паста дополнительно содержит наночастицы аморфного диоксида кремния, имеющие размер не более 200 нм и удельную поверхность 100-400 м2/г в количестве 0-2 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к повышающим теплопроводность или электропроводность частицам оксида цинка. Частицы представлены следующей формулой (1): ZnMn+ xO1+nx/2 · aH2O (1) где Mn+ означает трехвалентный или четырехвалентный металл, x и a удовлетворяют соотношению 0,002<x<0,05 и 0≤a<0,5, соответственно, n означает валентность металла.

Изобретение относится к способу нанесения состава для покрытия, содержащего углерод в форме углеродных нанотрубок, графенов, фуллеренов или их смеси, и металлические частицы, на субстрат с последующей обработкой под давлением и тепловой обработкой покрытия после нанесения на субстрат.
Изобретение относится к термостойким материалам фосфатного твердения, обладающих высокой электропроводностью, которые могут быть использованы в области электромагнитных, авиационных и космических технологий, а также в строительной отрасли.

Изобретение относится к проводящему материалу для покрытия полов, содержащему электропроводящий противодеформационный слой, включающий проводящие волокна, содержащие стеклянные волокна и углеродные волокна, и к способу его получения.
Заявляемое изобретение относится к области электрической техники, в частности к способам создания электропроводящих слоев, применяемых в широких областях техники, в том числе в электронике или электротехнике, и может быть использовано для создания проводящих соединений в микросхемах.

Данное изобретение относится к электропроводящему тепловыделяющему материалу. Указанный выше электропроводящий тепловыделяющий материал состоит из подложки и электропроводящего тепловыделяющего слоя, практически равномерно нанесенного на указанную выше подложку.
Изобретение может быть использовано для изготовления покрытий, барабанов, вальцев и колес. Способ получения антистатических или электропроводящих деталей из реактопластичных полиуретанов включает примешивание углеродных нанотрубок к соединениям (В), содержащим группы, активные в отношении NCO - групп, и к полиизоцианатам (А), смешение полученных на первой стадии компонентов, нанесение смеси на субстрат или в форму и ее отверждение.

Изобретение относится к электропроводному твердому композиционному материалу, содержащему: твердую матрицу из электроизоляционного материала, и наполнитель из электропроводного материала, где наполнитель включает наночастицы, называемые нитевидными наночастицами, которые имеют: длину, измеряемую в основном направлении удлинения, два размера, называемые ортогональными размерами, располагающиеся в направлениях, пересекающихся и ортогональных друг другу, и ортогональных к основному направлению удлинения, и при этом ортогональные размеры меньше упомянутой длины и составляют менее 500 нм, и два отношения, называемые коэффициентами формы, представляющие собой отношения длины к каждому из двух ортогональных размеров, где коэффициенты формы превышают 50, и при этом нитевидные наночастицы распределены в объеме твердой матрицы в количестве, составляющем менее 10 об.%, в частности менее 5%.

Изобретение относится к способу получения твердых полупроводников, более конкретно к кремнию в форме слитков или полос, используемых для производства субстратов фотогальванических элементов.
Изобретение относится к электропроводящим композиционным материалам и может быть использовано для получения материалов строительного назначения и в качестве высокотемпературных резистивных элементов.
Изобретение относится к технологии получения проводов контактной сети из дисперсионно-твердеющего сплава, а также к самим проводам и может быть, в частности, использовано для высокоскоростного железнодорожного транспорта. Способ получения электроконтактных проводов из сплавов на основе меди включает введение в расплав меди переходного металла и фосфора для получения сплава на основе меди, содержащего 0,1-0,3 мас.% фосфида никеля или фосфида кобальта стехиометрического состава, подачу сплава в кристаллизатор, кристаллизацию сплава в виде непрерывнолитой заготовки, прокатку упомянутой заготовки непосредственно за кристаллизацией на катанку в условиях, обеспечивающих закалку сплава, старение при 400-500°C и последующее формирование электроконтактного провода. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств проводов за счет применения для легирования фосфидов Ni и Co, образующих квазибинарные разрезы на диаграммах состояния с медью и лучше, чем железо, растворяющихся в меди и имеющих меньшее сродство к кислороду. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к способу получения электропроводящих эластомерных металлсодержащих композиций. Способ включает введение формиата меди в этиленпропиленовый каучук и последующее высокоскоростное термическое разложение формиата меди в каучуке. Процесс разложения формиата меди в каучуке осуществляют в присутствии ПАВ. Кроме того, в состав композиции дополнительно вводят технический углерод и вулканизующую группу, включающую оксид цинка и пероксид. Полученные на основе этиленпропиленового каучука композиции обладают повышенными электропроводящими и прочностными характеристиками и применяются для получения электропроводящих эластомерных и резинотехнических изделий. 1 табл., 1пр.

Изобретение относится к изделию, а именно к силовому кабелю, включающему полупроводниковый слой, содержащий полупроводниковую полиолефиновую композицию. Композиция содержит графеновые нанопластинки, где средняя толщина графеновых нанопластинок находится в диапазоне от 1 нм до 50 нм, а их боковой диаметр составляет 200 мкм или менее, и олефиновую полимерную смолу основы. Композиция для силового кабеля может также дополнительно содержать твердый электропроводный наполнитель, отличный от графеновых нанопластинок. Описано также применение полупроводниковой полиолефиновой композиции в полупроводниковом слое силового кабеля. Технический результат - шероховатость поверхности полупроводниковой полиолефиновой композиции для экструдированных образцов составляет 100 мкм и менее. Улучшение электрических эксплуатационных характеристик в ходе отжига при температурах меньших, чем температура плавления полимера и температурной зависимости удельного объемного сопротивления по сравнению с тем, что имеет место для соответствующих полупроводниковых полиолефиновых композиций на основе углеродной сажи. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке электролитов для химических источников тока. Состав электролита включает по крайней мере одну соль электролита и растворитель, где в качестве соли электролита содержится литиевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55% (мас.) и в качестве растворителя содержится вода 75-45% (мас.) либо натриевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88% (мас.) и вода 30-12% (мас.). Применение доступных по цене анионных поверхностно-активных веществ делает предлагаемые ионные жидкокристаллические электролиты экономически привлекательными. Получают электролит с высокой удельной проводимостью при наличии упорядоченной внутренней структуры и сохранении текучести. 2 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области электротехники, а термореактивный полимерный «электроактивный» материал может найти широкое применение при создании преобразователей внешнего воздействия физических полей в электрический сигнал. Изобретение относится к термореактивному полимерному «электроактивному» материалу, который представляет собой результат поверхностного контакта «электроактивного» полимера термореактивного типа с металлом и/или полупроводником, а строение «электроактивного» полимера термореактивного типа соответствует сополимерной структуре, в полимерной цепи которой неравномерно распределены «электроактивные» фрагменты (фрагменты диарилфлуорена и/или диарилантрона), соединенные между собой через соответствующие промежуточные элементы молекулярной цепи термореактивных сополимеров: фенолформальдегидных резолов и сшитых сополимеров после их отверждения. Также описан материал на основе указанных полимеров, выполненный в виде пленок, нанесенных на металл или полупроводник. Технический результат - создание термореактивного полимерного «электроактивного» материала, обладающего повышенной чувствительностью электропроводности к внешним воздействиям в широком интервале толщин полимерных пленок. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к поливинилсульфоновой кислоте, используемой в качестве легирующей высокомолекулярной добавки, к способу получения поливинилсульфоновой кислоты, к композиту, к вариантам дисперсии, к вариантам способа получения дисперсии, а также к вариантам электропроводного слоя. Поливинилсульфоновая кислота включает звенья винилсульфоновой кислоты общей формулы: где R1, R2 и R3, Z представляют собой атом водорода. При этом молярное количество сульфокислотных групп, образованных мономерной винилсульфоновой кислотой, относительно общего молярного количества мономерных звеньев составляет от 50,0 до 98,0 моль. %. Поливинилсульфоновая кислота имеет оптическую плотность от 0,1 до 2,0 (водный раствор, 0,2 масс. %, длина ячейки 10 мм) в диапазоне длин волн от 255 до 800 нм. Способ получения поливинилсульфоновой кислоты заключается в том, что проводят полимеризацию мономерной винилсульфоновой кислоты общей формулы: где R1, R2 и R3, Z представляют собой атом водорода. Затем нагревают полученную поливинилсульфоновую кислоту при температуре в диапазоне от 90°C до 120°C в течение от 0,5 до 500 часов. Композит включает вышеуказанную поливинилсульфоновую кислоту и электропроводный полимер. Способ получения дисперсии заключается в том, что растворяют и/или диспергируют вышеуказанную поливинилсульфоновую кислоту в растворителе. Затем проводят полимеризацию мономера для получения электропроводного полимера в растворителе, в котором растворен и/или диспергирован полианион - поливинилсульфоновая кислота. Дисперсия образует электропроводный слой, который включает поли(3,4-этилендиокситиофен) и полианион - поливинилсульфоновую кислоту. При измерении методом рентгеновской дифракции отношение площадей пиков между пиком К, в котором угол 2θ составляет от 8° до 10°, и пиком L, в котором угол 2θ составляет от 24° до 28° (площадь пика К / площадь пика L), составляет от 1,0 до 10,0. Изобретение позволяет повысить стабильность дисперсии и получить электропроводный слой с высокой электропроводностью и физическими свойствами. 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 48 пр.

Изобретение относится к электрическому проводу и электрическому проводу с контактным наконечником, способному уменьшить регулировку высоты обжатия. Предусмотрен электрический провод 1, включающий в себя проводящую часть 11, которая выполнена из дисперсно-упрочненного медного сплава с площадью поперечного сечения сечением 0,13 квадрата по стандарту ISO 6722 и подвергнута сжатию, причем проводящая часть 11 имеет степень удлинения 7% или более и предел прочности на растяжение 500 МПа или более. Кроме того, удельная электропроводность проводящей части составляет 70% IACS или более. Изобретение обеспечивает создание электрического провода с контактным наконечником с уменьшенной регулировкой высоты обжатия. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение к электропроводным тонким пленкам с высокой термостойкостью. Электропроводные тонкопленочные металлические структуры с температурами длительной эксплуатации 300°C и выше представляют значительный практический интерес в ряде технических областей применения, например, таких как элементы на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Пленка состоит из смеси проводящего металла с высокой температурой плавления и обогащенных алюминием, нестехиометрических оксидов алюминия. Обогащенные алюминием оксиды алюминия действуют как термически стабилизирующие пленку проводящего металла компоненты; доля химически доступного алюминия может к тому же образовывать сплав с проводящим металлом и в результате позволяет целенаправленно влиять на существенные свойства пленки, например, такие как электропроводность. Таким образом, используя стандартные материалы и способы нанесения тонких пленок, можно экономически эффективным образом получать обладающие высокой электропроводностью и термостойкие пленки с хорошей структурируемостью и сравнительно низкой плотностью для широкого диапазона различных применений. 5 н. и 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к маточной смеси в твердой агломерированной форме для электродов литий-ионных батарей или суперконденсаторов, способу получения такой маточной смеси, концентрированной маточной смеси, способу изготовления электрода, электроду, полученному таким способом, способу изготовления активного композитного материала для электрода, активному композитному материалу для электрода, полученному таким способом, и применению маточной смеси. Маточная смесь содержит: a) углеродные нановолокна, и/или нанотрубки, и/или углеродную сажу, доля которых составляет от 15 до 40 вес.%, предпочтительно от 20 до 35 вес.% от полного веса маточной смеси; b) по меньшей мере один растворитель; c) по меньшей мере одно полимерное связующее, которое составляет от 1 до 40 вес.%, предпочтительно от 2 до 30 вес.% от полного веса маточной смеси. Растворитель является органическим растворителем, водой или их смесью и составляет от 20 до 84 вес.% от полного веса маточной смеси. Технический результат - получение маточной смеси и изделий на ее основе, решающей задачу введения углеродных нанотрубок в жидкие композиции на водной или органической основе. 9 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 11 пр.
Изобретение относится к изготовлению электротехнических изделий из композиционного материала. Электротехническое изделие изготовлено из токопроводящего композиционного материала формованием методом холодного прессования, при этом токопроводящий композиционный материал содержит 40÷55 мас.% порошка естественного графита, 30÷15 мас.% связующего на основе новолачной смолы, 30 мас.% медного порошка и дополнительно поливинилацетат в качестве пластификатора в количестве 9÷35 мас.% от суммарной массы порошкообразных компонентов. В способе получения электротехнического изделия смешивают порошок естественного графита и медный порошок, в полученную смесь вводят связующее, гомогенизируют смесь и вводят поливинилацетат, смешивают и сушат полученную массу при 45°C на протяжении 20 часов. Формуют изделие холодным прессованием и проводят высокотемпературную обработку со скоростью нагрева 1,5°C/мин до 1250°C и выдержкой в течение 3 часов. Обеспечивается получение токопроводящего материала невысокой плотности, что облегчает процесс прессования и исключает расслоение изделия. 2 н.п. ф-лы, 4 пр.
Наверх