太阳能电池致密层用浆料及其制备方法

xiaoxiao2021-2-23  177

太阳能电池致密层用浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种太阳能电池致密层用浆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前,随着太阳能技术的应用,太阳能电池因其绿色环保的特性被广泛的应用。染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能能电池由于其制作工艺简单、生产成本低、环境友好、光电转换效率高、应用范围广等优点得到了国内外广泛而深入的研究。其中,在实际加工制造过程中,制约染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池效率提升的一个重要因素是光生电子的复合与光生电子的逆向传输,光生电子的逆向传输使电池产生逆向电流,逆向电流的存在大大减少了电池的电流输出。但是,在导电基底与二氧化钛介孔层之间引入致密层可有效防导电基底与电解液或者钙钛矿材料直接接触,避免了逆向电流的产生,同时加固了二氧化钛多孔层与基底的连接,有利于光电转化效率的提高。现有技术中的致密层通常采用二氧化钛致密薄膜,而二氧化钛致密薄膜的制备都是基于旋涂法、提拉法、浸渍法等方法,这些方法操作复杂、工艺稳定性差、不连续,不适合大面积致密薄膜的制备以及生产线的流水作业,不利于染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的产业化。如何设计一种能够适合大面积薄膜制备并简化操作流程、提高可靠性和生产效率的致密层是本发明要解决的技术问题。

【发明内容】

[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种太阳能电池致密层用浆料及其制备方法,实现太阳能电池致密层用浆料适合大面积薄膜制备,并简化操作流程、提高可靠性和生产效率。
[0004]本发明提供的技术方案是,一种太阳能电池致密层用浆料,按照重量份计由以下组分组成:钛源0.1?10份、粘度调节剂1?40份、助剂0.1?4份、溶剂20?95份。
[0005]进一步的,所述钛源由lnm?10nm的二氧化钛粉末和/或有机钛化合物组成;其中,所述有机钛化合物为钛酸四异丙酯、乙酰丙酮钛和/或四氯化钛。
[0006]进一步的,所述粘度调节剂为纤维素、纤维素衍生物、纤维素盐和/或聚醚。
[0007]进一步的,所述溶剂为水、醇类化合物和/或萜类化合物。
[0008]进一步的,所述助剂包括流平剂、消泡剂、分散剂或触变剂。
[0009]本发明还提供一种太阳能电池致密层用浆料的制备方法,所述太阳能电池致密层用浆料的配方采用上述太阳能电池致密层用浆料;制备方法包括:
步骤1、粘度调节剂加入溶剂中,然后通过机械搅拌或超声分散使其混合均匀,最后形成透明溶液;
步骤2、将二氧化钛粉末分散在溶剂中,配成质量浓度为0.1%_2%的溶胶;
步骤3、将步骤2所得溶胶加入到步骤1所得的透明溶液中,质量比为(1-5): 10,并通过机械搅拌混合均匀形成混合溶液;
步骤4、将步骤3所得混合溶液通过旋转蒸发法除去溶剂,旋转蒸发温度为35°C_60°C,时间为30分钟-2小时,最后形成混合液;
步骤5、将助剂分别加入步骤4所得混合液中,最后通过机械搅拌或超声分散混合均匀,得到太阳能电池致密层用浆料。
[0010]本发明提供的太阳能电池致密层用浆料及其制备方法,通过采用粘度添加剂,粘度可调,适合于丝网印刷、狭缝涂布和刮涂等工艺,添加的各种助剂,可以调节浆料的稳定性、印刷时的触变性、成膜时的流动性、成膜后的消泡性,从而得到表面平整、致密的致密层薄膜,有利于太阳能电池的规模化生产,成本低廉、适合于制作大面积太阳能电池的致密层,并工艺简单可控、简化操作流程、提高可靠性和生产效率。其中,采用了l-10nm的二氧化钛粉末作为骨架材料,调节成膜厚度,采用有机钛化合物为粘结材料,通过丝网印刷、刮涂等工艺,将浆料涂覆在各种衬底上,通过高温烧结,即可得到致密、与基底结合牢固的二氧化钛薄膜。通过不同的涂覆方法和涂覆次数,可以得到不同厚度的二氧化钛致密层薄膜,在提高了二氧化钛薄膜与基底的结合力和膜层的致密度的同时,还避免了引入其他无机杂质,可以调节浆料的稳定性、印刷时的触变性、成膜时的流动性、成膜后的消泡性,从而得到表面平整、致密的二氧化钛薄膜。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本发明太阳能电池致密层用浆料所制备的致密层薄膜的扫描电子显微镜照片;
图2是采用传统的TiC14浸泡方法制备得到的致密层薄膜的扫描电子显微镜照片。
[0013]图3是本发明太阳能电池致密层用浆料制备的致密层电极所组装的电池与采用四氯化钛处理而得到致密层电极所组装电池的JV曲线图。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0015]本发明提供一种太阳能电池致密层用浆料,按照重量份计由以下组分组成:钛源0.1?10份、粘度调节剂1?40份、助剂0.1?4份、溶剂20?95份。其中,所述钛源由1 nm?1 Onm的二氧化钛粉末和/或有机钛化合物组成,所述有机钛化合物为钛酸四异丙酯、乙酰丙酮钛和/或四氯化钛。所述粘度调节剂为纤维素、纤维素衍生物、纤维素盐和/或聚醚,所述纤维素包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素钠等及其他的衍生物或盐,聚醚包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、乙二醇和丙二醇的共聚物中的一种或它们的混合物。所述溶剂为水、醇类化合物和/或萜类化合物,所述醇类化合物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、正庚醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、苯甲醇、烯丙醇等中的一种或他们任意组成的混合物,所述萜类化合物为异冰片、冰片、茨酮、茨醇、茨烷、薄荷酮、薄荷醇、松油醇中的一种或他们任意组成的混合物。所述助剂包括流平剂、消泡剂、分散剂或触变剂,其中,其中所述流平剂为BYK-306、BYK-323、BYK-300、BYK-358中的一种或几种,消泡剂为BYK-019、BYK-0 52、BYK-066、BYK-024中的一种或几种,分散剂为BYK-163、8丫1(-110、8¥1(-104、8¥1(-164中的一种或几种;触变剂为8¥1(-410、8¥1(-420、BYK_450中的一种或几种。
[0016]具体的,如图1-图3所示,本发明提供的太阳能电池致密层用浆料所制成的致密层应用于钙钛矿电池或染料敏化太阳能电池,在同等测试条件下,采用此致密层制作的电池与现有技术中其他方法制作致密层所得的电池相比,其开路电压、短路电流及光电转换效率都较优。其中,图3中A代表本发明的浆料制备的二氧化钛致密层电极所组装的电池的JV曲线,B代表采用四氯化钛溶液处理而得到致密层电极所组装电池的JV曲线。
[0017]以下举例进行说明:
实施例一
称取乙基纤维素5g,将其加入50ml乙醇中,机械搅拌5小时,得到透明乙基纤维素胶体;称取粒径为5nm的油溶性的二氧化钛0.lg,加入50ml乙醇中,通过超声将其分散,得到淡乳白色的透明纳米二氧化钛胶体;
量取松油醇100ml,将上述乙基纤维素胶体和纳米二氧化钛胶体加入松油醇中,机械搅拌30min,得到透明的粘稠状胶体;
将上述胶体转入旋蒸瓶中,在50°C条件下旋蒸30min,将乙醇蒸干并转入烧杯中,得到粘桐状楽■料;
量取lml乙酰丙酮钛,将其加入上述粘稠状浆料中,并通过机械搅拌半小时将其混合均匀,得到橙色浆料;
量取BYK410助剂0.5ml、BYK019助剂0.6ml,在搅拌的条件下将其加入上述橙色浆料中,
并搅拌半小时,最终得到二氧化钛致密层浆料;
实施例二
称取5g乙基纤维素和100ml松油醇,将其在烧杯中混合,机械搅拌5小时,得到透明乙基纤维素胶体;
量取3ml乙酰丙酮钛,将其加入上述粘稠状浆料中,并通过机械搅拌半小时将其混合均匀,得到橙色浆料;
量取BYK410助剂0.5ml、BYK019助剂0.6ml,在搅拌的条件下将其加入上述橙色浆料中,
并搅拌半小时,最终得到二氧化钛致密层浆料;
实施例三
称取粒径为5nm的自分散型水溶性二氧化钛0.lg,将其超声分散在50m 1 70°C的去离子水中,得到纳米二氧化钛透明溶胶。
[0018]称取甲基纤维素6g,缓慢的将其加入以上70°C的二氧化钛透明溶胶中,边加边搅拌,搅拌15min后得到均匀的透明胶体,再加入50ml室温的去离子水,并搅拌半小时,得到粘稠状的胶状溶液。
[0019]量取lml乙酰丙酮钛,将其加入上述粘稠状胶状溶液中,并通过机械搅拌半小时将其混合均匀,得到橙色浆料;
量取BYK410助剂0.5ml,在搅拌的条件下将其加入上述橙色浆料中,并搅拌半小时,最终得到二氧化钛致密层浆料;
实施例四
称取甲基纤维素6g,缓慢的将其加入以上70°C的去离子水中,边加边搅拌,搅拌15min后得到均匀的透明胶体,再加入50ml室温的去离子水,并搅拌半小时,得到粘稠状的胶状溶液。
[0020]量取lml乙酰丙酮钛,将其加入上述粘稠状胶状溶液中,并通过机械搅拌半小时将其混合均匀,得到橙色浆料;
量取BYK410助剂0.5ml,在搅拌的条件下将其加入上述橙色浆料中,并搅拌半小时,最终得到二氧化钛致密层浆料。
[0021]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种太阳能电池致密层用浆料,其特征在于,按照重量份计由以下组分组成:钛源0.1?10份、粘度调节剂1?40份、助剂0.1?4份、溶剂20?95份。2.根据权利要求1所述的太阳能电池致密层用浆料,其特征在于,所述钛源由lnm?10nm的二氧化钛粉末和/或有机钛化合物组成;其中,所述有机钛化合物为钛酸四异丙酯、乙酰丙酮钛和/或四氯化钛。3.根据权利要求1所述的太阳能电池致密层用浆料,其特征在于,所述粘度调节剂为纤维素、纤维素衍生物、纤维素盐和/或聚醚。4.根据权利要求2所述的太阳能电池致密层用浆料,其特征在于,所述溶剂为水、醇类化合物和/或萜类化合物。5.根据权利要求4所述的太阳能电池致密层用浆料,其特征在于,所述助剂包括流平剂、消泡剂、分散剂或触变剂。6.—种太阳能电池致密层用浆料的制备方法,其特征在于,所述太阳能电池致密层用浆料的配方采用如权利要求1-5任一所述的太阳能电池致密层用浆料;制备方法包括: 步骤1、粘度调节剂加入溶剂中,然后通过机械搅拌或超声分散使其混合均匀,最后形成透明溶液; 步骤2、将二氧化钛粉末分散在溶剂中,配成质量浓度为0.1%_2%的溶胶; 步骤3、将步骤2所得溶胶加入到步骤1所得的透明溶液中,质量比为(1-5): 10,并通过机械搅拌混合均匀形成混合溶液; 步骤4、将步骤3所得混合溶液通过旋转蒸发法除去溶剂,旋转蒸发温度为35°C_60°C,时间为30分钟-2小时,最后形成混合液; 步骤5、将助剂分别加入步骤4所得混合液中,最后通过机械搅拌或超声分散混合均匀,得到太阳能电池致密层用浆料。
【专利摘要】本发明提供一种太阳能电池致密层用浆料及其制备方法,太阳能电池致密层用浆料,按照重量份计由以下组分组成:钛源0.1~10份、粘度调节剂1~40份、助剂0.1~4份、溶剂20~95份。通过采用粘度添加剂,粘度可调,适合于丝网印刷、狭缝涂布和刮涂等工艺,添加的各种助剂,可以调节浆料的稳定性、印刷时的触变性、成膜时的流动性、成膜后的消泡性,从而得到表面平整、致密的致密层薄膜,有利于太阳能电池的规模化生产,成本低廉、适合于制作大面积太阳能电池的致密层,并工艺简单可控、简化操作流程、提高可靠性和生产效率。
【IPC分类】H01G9/20, H01L51/44
【公开号】CN105489771
【申请号】CN201510821036
【发明人】余永林, 李鑫, 陈强强, 孟程, 林红, 张丽娜
【申请人】青岛黑金热工能源有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月24日

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