Pesquisadores da Central South University, na China, investigaram como a densidade de saliências superficiais em partículas de pó de cobre revestidas com prata (Cu@Ag) afeta as propriedades reológicas e a condutividade elétrica de pastas condutoras. O objetivo foi desenvolver pastas condutoras de alto desempenho, processadas em baixa temperatura, sem a adição de nanopartículas de prata (Ag).
A adoção industrial em larga escala de pastas Cu@Ag ainda é relativamente limitada em comparação com as formulações convencionais à base de prata. Isso se deve principalmente a desafios relacionados à estabilidade a longo prazo, à resistência à oxidação, às condições de processamento e à confiabilidade elétrica. Melhorar o desempenho das pastas Cu@Ag por meio da engenharia de superfície das partículas pode, portanto, favorecer sua adoção industrial mais ampla.
“Os pós de cobre com revestimento de prata e estrutura núcleo-casca têm recebido atenção significativa como alternativas promissoras às cargas compostas de prata pura, devido ao menor custo, à excelente condutividade elétrica e à maior resistência à oxidação proporcionada pela camada protetora de prata”, disse Minggang Li, autor correspondente do estudo, à pv magazine.
Os pesquisadores se concentraram na influência da densidade de saliências superficiais sobre o comportamento reológico e a condutividade elétrica de pastas condutoras Cu@Ag contendo apenas 17% em massa de prata. Eles sintetizaram pós Cu@Ag com densidades baixas, médias e altas de saliências superficiais, ajustando a taxa de adição de nitrato de prata (AgNO₃) durante o processo de revestimento.
A morfologia das partículas foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), que também foi utilizada para quantificar as saliências superficiais. As pastas resultantes foram depositadas por serigrafia sobre substratos de tereftalato de polietileno (PET) e curadas a 200 °C durante 15 minutos. As medições reológicas mostraram que todas as formulações apresentaram comportamento pseudoplástico, com redução da viscosidade sob cisalhamento, enquanto densidades maiores de saliências levaram a um aumento significativo da viscosidade.
Densidades maiores de saliências também melhoraram a recuperação tixotrópica, elevando a taxa final de recuperação de 72,1% para 83,2%. Além disso, a região viscoelástica linear se expandiu de 11,96 Pa para 23,34 Pa, indicando maior estabilidade estrutural e resistência à deformação induzida pelo cisalhamento.
Os pesquisadores atribuíram essas melhorias ao fortalecimento das interações entre as partículas, favorecido pelas superfícies mais rugosas. As medições elétricas também revelaram uma redução progressiva da resistividade volumétrica à medida que aumentava a densidade de saliências, atingindo 0,72 × 10⁻⁴ Ω·cm na pasta com alta densidade de saliências. A melhoria pode estar relacionada à formação de contatos condutores mais eficientes entre as partículas durante a cura.
Esses resultados foram obtidos sem a adição de nanopartículas extras de prata. As descobertas indicam que a engenharia de saliências superficiais pode ser uma estratégia eficaz para melhorar a capacidade de impressão, a estabilidade estrutural e o desempenho elétrico de pastas condutoras Cu@Ag com baixo teor de prata para aplicações fotovoltaicas.
“Como não foram incorporadas nanopartículas adicionais de prata à pasta, a combinação da engenharia de saliências superficiais com a redução da quantidade de nano-Ag em aplicações práticas oferece uma estratégia promissora e flexível para diminuir o consumo de prata e os custos de materiais associados às pastas condutoras fotovoltaicas”, concluiu Li.
Os resultados foram apresentados no estudo “Engenharia de saliências superficiais em cargas de núcleo-casca Cu@Ag para pastas condutoras fotovoltaicas com baixo teor de prata”, publicado na revista Materials Letters.
