一种太阳能电池光阳极传输层浆料及其制备方法
一种太阳能电池光阳极传输层浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能电池光阳极传输层浆料，属于电池制造领域。
【背景技术】
[0002] 太阳能作为一种新的能源，在全球气候变暖和雾靈不断出现的环境下，越来越受 到人们的关注。在各种薄膜太阳能电池中，染料敏化太阳能电池 W其制作工艺简单、便于大 规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛重视。在染料敏化太阳能电池中，多孔光阳极的 性能对电池的性能的影响尤为重要，因此多年来关于光阳极膜的研究也越来越多。
[0003] 为实现尽可能多的吸附染料，同时实现与导电基底的牢固接触，并实现电子从染 料激发态到导电衬底的传输W及电解质中氧化还原电对的有效传输，多孔光阳极的制备技 术方面的研究报道较多。
[0004] 目前多孔光阳极基本为叠层结构，吸收层为粒径较小的纳米Ti化，其对太阳光的 利用率不是很高，传输层的性能对于提高DSSC的光电转换效率至关重要。现有的传输层浆 料都用有机溶剂作为分散粘结剂，对环境污染过大，对于日益严重的环境问题提出了挑战， 对于作业人员的健康也造成重大威胁。电池的绿色环保的改良迫在眉睫。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种安全环保、热敏效果好的太 阳能电池光阳极传输层浆料；
[0006] 本发明的另一目的是提供上述太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，方法简 单，易于工业化生产。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[000引一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其组分为化0颗粒、纳米级Ti化颗粒、锡粉、海 藻酸钢、水，且ZnO颗粒：纳米级Ti化颗粒：锡粉:海藻酸钢：水的重量比为（0.5-2) :(0.2-0.5):(0.1-4):(7-13):100。
[0009] 作为优选方案，上述的太阳能电池光阳极传输层浆料，所述ZnO颗粒：纳米级Ti化 颗粒:锡粉:海藻酸钢:水的重量比为1:0.4:2.8:11:100。
[0010] 优选的，所述Ti〇2颗粒为10-60nm的Ti〇2纳米颗粒。例如：lOnm、12nm、20nm、26nm、 30nm、3：3nm、38nm、41nm、50nm、55nm、60nm 等，10-60nm 两端点或中间值大小的粒径的Ti〇2 纳 米颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。
[0011] 优选的，所述Ti化颗粒采用金红石型颗粒。
[001 ^ 优选的，所述ZnO颗粒的粒径为3-9μπι。例如：3μπι、4μπι、4.6μπι、5μπι、6μπι、6.1 μL?、6 .祉 m、7μηι、8μηι、8.2μηι、9μηι等，3-9μηι两端点或中间值大小的粒径的ΖηΟ颗粒的单一粒径的颗粒 或者两种W上粒径颗料的混合，均可。
[0013] 优选的，所述锡的粒径为10-20皿。例女日：10皿、11皿、1化m、13.扣m、14皿、15皿、1化 m、17μηι、1祉m、19μηι、20μηι等，10-20μηι两端点或中间值大小的粒径的锡颗粒的单一粒径的颗 粒或者两种w上粒径颗料的混合，均可。
[0014]上述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，包括如下步骤：
[001引 1)将ZnO颗粒、纳米级Ti02颗粒、锡粉按照比例混合；
[0016] 2)将海藻酸钢溶解于水中，形成粘结剂溶液；
[0017] 3)超声揽拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶液中，形成胶体 状乳液，即可得到传输层浆料。
[0018] 优选的，所述超声的强度为150-180w/cm2。
[0019] 进一步优选的，所述超声的强度为165w/cm2。
[0020] 优选的，所述步骤3)中，于60°C油浴中超声揽拌混合，形状胶体状乳液后自然冷却 至室溫。
[0021] 本发明采用金红石矿结构的纳米颗粒Ti化与微米级大颗粒的ZnO颗粒和金属锡粉 按照一定比例混合，可有效提高电子传导率，提高了 DSSC的光电转换效率，光电转换效率可 达38%。同时，本发明采用价格低廉、安全绿色的海藻酸钢作为分散粘结剂，有效提高了大 小颗料的分散度，避免抱团现象的出现，减少了工艺中的麻烦。海藻酸钢是一种安全无害的 植物胶，具有水溶性，可W用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用， 使得电极浆料制备过程更加绿色环保。
【具体实施方式】
[0022] W下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] W下实施例中，所述Ti化颗粒采用金红石型颗粒，为10-60nm的Ti化纳米颗粒。例 女日：lOnm、12nm、15nm、16nm、17nm、19nm、22nm、25nm、27nm、30nm、34nm、40nm、41nm、45nm、 48nm、5化m、53皿、57皿、60皿等，10-60nm两端点或中间值大小的粒径的Ti化纳米颗粒的单 一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。所述ZnO颗粒的粒径为3-9μπι。例如:3μ ηι、4μηι、4.6μηι、5μηι、6μηι、6.化111、6.84111、74111、84111、8.24111、941]1等，3-941]1两端点或中间值大小的 粒径的ΖηΟ颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。所述锡的粒径为 10-20 皿。例站1:10 皿、]Λμηι、12皿、13. ?5μηι、14皿、15 皿、16 皿、17皿、1 祉m、19皿、20 皿等，10-20 μη两端点或中间值大小的粒径的锡颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合， 均可。但是，不限于上述的选择，本领域技术人员在本
【发明内容】
的解读下可W根据常识进行 了选择替换，均可达到本发明目的。
[0024] 实施例1:
[0025] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[00%]其制备方法，包括如下步骤：
[0027] 1)将Ti化纳米颗粒、玻璃粉末和锋粉按照比例混合；
[0028] 2)将阿拉伯胶溶解于水中，形成粘结剂溶液；
[0029] 3)于60°C油浴中，超声揽拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶 液中，形成胶体状乳液后停止揽拌，冷却至室溫，即可得到传输层浆料。
[0030] 所述超声的强度为150-180w/cm2,优选165w/cm2。
[0031 ]采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0032] 实施例2:
[0033] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0034] 其制备方法同实施例1。
[0035] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0036] 实施例3:
[0037] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0038] 其制备方法同实施例1。
[0039] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0040] 实施例4:
[0041] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0042] 其制备方法同实施例1。
[0043] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可W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。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于：其组分为ZnO颗粒、纳米级Ti02颗 粒、锡粉、海藻酸钠、水，且ZnO颗粒:纳米级Ti02颗粒:锡粉:海藻酸钠:水的重量比为(0.5_ 2):(0.2-0.5):(0·卜4):(7-13):100〇2. 根据权利要求1所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述ZnO颗粒:纳 米级Ti02颗粒:锡粉:海藻酸钠:水的重量比为1:0.4:2.8:11:100。3. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述纳米级 Ti02颗粒为10-60nm的Ti02纳米颗粒。4. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述纳米级 Ti02颗粒采用金红石型颗粒。5. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述ZnO颗粒 的粒径为3-9μηι。6. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述锡粉的 粒径为10-20μηι。7. 根据权利要求1-6任一项所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征 在于:包括如下步骤： 1) 将ZnO颗粒、纳米级Ti02颗粒、锡粉按照比例混合； 2) 将海藻酸钠溶解于水中，形成粘结剂溶液； 3) 超声搅拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶液中，形成胶体状乳 液，即可得到传输层浆料。8. 根据权利要求7所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所述 步骤3)中，于60°C油浴中超声搅拌混合，形状胶体状乳液后自然冷却至室温。9. 根据权利要求7所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所述 超声的强度为150-180w/cm2〇10. 根据权利要求9所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所 述超声的强度为165w/cm2〇
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其组分为ZnO颗粒、纳米级TiO2颗粒、锡粉、海藻酸钠、水，且ZnO颗粒：纳米级TiO2颗粒：锡粉：海藻酸钠：水的重量比为(0.5-2)：(0.2-0.5)：(0.1-4)：(7-13)：100。本发明采用金红石矿结构的纳米颗粒TiO2与微米级大颗粒的ZnO颗粒和金属锡粉按照一定比例混合，可有效提高DSSC的光电转换效率，光电转换效率可达38％。同时，本发明采用价格低廉、安全绿色的海藻酸钠作为分散粘结剂，有效提高了大小颗料的分散度，避免抱团现象的出现，减少了工艺中的麻烦。海藻酸钠是一种安全无害的植物胶，具有水溶性，可以用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极浆料制备过程更加绿色环保。
【IPC分类】H01G9/20, B82Y30/00, B82Y40/00
【公开号】CN105489382
【申请号】CN201510829414
【发明人】林展, 刘培杨, 李高然, 高学会, 刘杰, 汪倩倩
【申请人】青岛能迅新能源科技有限公司, 林展
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月24日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能电池光阳极传输层浆料，属于电池制造领域。
【背景技术】
[0002] 太阳能作为一种新的能源，在全球气候变暖和雾靈不断出现的环境下，越来越受 到人们的关注。在各种薄膜太阳能电池中，染料敏化太阳能电池 W其制作工艺简单、便于大 规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛重视。在染料敏化太阳能电池中，多孔光阳极的 性能对电池的性能的影响尤为重要，因此多年来关于光阳极膜的研究也越来越多。
[0003] 为实现尽可能多的吸附染料，同时实现与导电基底的牢固接触，并实现电子从染 料激发态到导电衬底的传输W及电解质中氧化还原电对的有效传输，多孔光阳极的制备技 术方面的研究报道较多。
[0004] 目前多孔光阳极基本为叠层结构，吸收层为粒径较小的纳米Ti化，其对太阳光的 利用率不是很高，传输层的性能对于提高DSSC的光电转换效率至关重要。现有的传输层浆 料都用有机溶剂作为分散粘结剂，对环境污染过大，对于日益严重的环境问题提出了挑战， 对于作业人员的健康也造成重大威胁。电池的绿色环保的改良迫在眉睫。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种安全环保、热敏效果好的太 阳能电池光阳极传输层浆料；
[0006] 本发明的另一目的是提供上述太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，方法简 单，易于工业化生产。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[000引一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其组分为化0颗粒、纳米级Ti化颗粒、锡粉、海 藻酸钢、水，且ZnO颗粒：纳米级Ti化颗粒：锡粉:海藻酸钢：水的重量比为（0.5-2) :(0.2-0.5):(0.1-4):(7-13):100。
[0009] 作为优选方案，上述的太阳能电池光阳极传输层浆料，所述ZnO颗粒：纳米级Ti化 颗粒:锡粉:海藻酸钢:水的重量比为1:0.4:2.8:11:100。
[0010] 优选的，所述Ti〇2颗粒为10-60nm的Ti〇2纳米颗粒。例如：lOnm、12nm、20nm、26nm、 30nm、3：3nm、38nm、41nm、50nm、55nm、60nm 等，10-60nm 两端点或中间值大小的粒径的Ti〇2 纳 米颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。
[0011] 优选的，所述Ti化颗粒采用金红石型颗粒。
[001 ^ 优选的，所述ZnO颗粒的粒径为3-9μπι。例如：3μπι、4μπι、4.6μπι、5μπι、6μπι、6.1 μL?、6 .祉 m、7μηι、8μηι、8.2μηι、9μηι等，3-9μηι两端点或中间值大小的粒径的ΖηΟ颗粒的单一粒径的颗粒 或者两种W上粒径颗料的混合，均可。
[0013] 优选的，所述锡的粒径为10-20皿。例女日：10皿、11皿、1化m、13.扣m、14皿、15皿、1化 m、17μηι、1祉m、19μηι、20μηι等，10-20μηι两端点或中间值大小的粒径的锡颗粒的单一粒径的颗 粒或者两种w上粒径颗料的混合，均可。
[0014]上述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，包括如下步骤：
[001引 1)将ZnO颗粒、纳米级Ti02颗粒、锡粉按照比例混合；
[0016] 2)将海藻酸钢溶解于水中，形成粘结剂溶液；
[0017] 3)超声揽拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶液中，形成胶体 状乳液，即可得到传输层浆料。
[0018] 优选的，所述超声的强度为150-180w/cm2。
[0019] 进一步优选的，所述超声的强度为165w/cm2。
[0020] 优选的，所述步骤3)中，于60°C油浴中超声揽拌混合，形状胶体状乳液后自然冷却 至室溫。
[0021] 本发明采用金红石矿结构的纳米颗粒Ti化与微米级大颗粒的ZnO颗粒和金属锡粉 按照一定比例混合，可有效提高电子传导率，提高了 DSSC的光电转换效率，光电转换效率可 达38%。同时，本发明采用价格低廉、安全绿色的海藻酸钢作为分散粘结剂，有效提高了大 小颗料的分散度，避免抱团现象的出现，减少了工艺中的麻烦。海藻酸钢是一种安全无害的 植物胶，具有水溶性，可W用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用， 使得电极浆料制备过程更加绿色环保。
【具体实施方式】
[0022] W下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] W下实施例中，所述Ti化颗粒采用金红石型颗粒，为10-60nm的Ti化纳米颗粒。例 女日：lOnm、12nm、15nm、16nm、17nm、19nm、22nm、25nm、27nm、30nm、34nm、40nm、41nm、45nm、 48nm、5化m、53皿、57皿、60皿等，10-60nm两端点或中间值大小的粒径的Ti化纳米颗粒的单 一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。所述ZnO颗粒的粒径为3-9μπι。例如:3μ ηι、4μηι、4.6μηι、5μηι、6μηι、6.化111、6.84111、74111、84111、8.24111、941]1等，3-941]1两端点或中间值大小的 粒径的ΖηΟ颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合，均可。所述锡的粒径为 10-20 皿。例站1:10 皿、]Λμηι、12皿、13. ?5μηι、14皿、15 皿、16 皿、17皿、1 祉m、19皿、20 皿等，10-20 μη两端点或中间值大小的粒径的锡颗粒的单一粒径的颗粒或者两种W上粒径颗料的混合， 均可。但是，不限于上述的选择，本领域技术人员在本
【发明内容】
的解读下可W根据常识进行 了选择替换，均可达到本发明目的。
[0024] 实施例1:
[0025] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[00%]其制备方法，包括如下步骤：
[0027] 1)将Ti化纳米颗粒、玻璃粉末和锋粉按照比例混合；
[0028] 2)将阿拉伯胶溶解于水中，形成粘结剂溶液；
[0029] 3)于60°C油浴中，超声揽拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶 液中，形成胶体状乳液后停止揽拌，冷却至室溫，即可得到传输层浆料。
[0030] 所述超声的强度为150-180w/cm2,优选165w/cm2。
[0031 ]采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0032] 实施例2:
[0033] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0034] 其制备方法同实施例1。
[0035] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0036] 实施例3:
[0037] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0038] 其制备方法同实施例1。
[0039] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0040] 实施例4:
[0041] -种太阳能电池光阳极传输层浆料，各组分及含量参见表1。
[0042] 其制备方法同实施例1。
[0043] 采用本实施浆料的DSSC的光电转换效率参见表1。
[0044] 表 1
[0045]
[0046] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可W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。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于：其组分为ZnO颗粒、纳米级Ti02颗 粒、锡粉、海藻酸钠、水，且ZnO颗粒:纳米级Ti02颗粒:锡粉:海藻酸钠:水的重量比为(0.5_ 2):(0.2-0.5):(0·卜4):(7-13):100〇2. 根据权利要求1所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述ZnO颗粒:纳 米级Ti02颗粒:锡粉:海藻酸钠:水的重量比为1:0.4:2.8:11:100。3. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述纳米级 Ti02颗粒为10-60nm的Ti02纳米颗粒。4. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述纳米级 Ti02颗粒采用金红石型颗粒。5. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述ZnO颗粒 的粒径为3-9μηι。6. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池光阳极传输层浆料，其特征在于:所述锡粉的 粒径为10-20μηι。7. 根据权利要求1-6任一项所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征 在于:包括如下步骤： 1) 将ZnO颗粒、纳米级Ti02颗粒、锡粉按照比例混合； 2) 将海藻酸钠溶解于水中，形成粘结剂溶液； 3) 超声搅拌的条件下，将1)中混合好的粉末均匀分散于粘结剂溶液中，形成胶体状乳 液，即可得到传输层浆料。8. 根据权利要求7所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所述 步骤3)中，于60°C油浴中超声搅拌混合，形状胶体状乳液后自然冷却至室温。9. 根据权利要求7所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所述 超声的强度为150-180w/cm2〇10. 根据权利要求9所述的太阳能电池光阳极传输层浆料的制备方法，其特征在于:所 述超声的强度为165w/cm2〇
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池光阳极传输层浆料，其组分为ZnO颗粒、纳米级TiO2颗粒、锡粉、海藻酸钠、水，且ZnO颗粒：纳米级TiO2颗粒：锡粉：海藻酸钠：水的重量比为(0.5-2)：(0.2-0.5)：(0.1-4)：(7-13)：100。本发明采用金红石矿结构的纳米颗粒TiO2与微米级大颗粒的ZnO颗粒和金属锡粉按照一定比例混合，可有效提高DSSC的光电转换效率，光电转换效率可达38％。同时，本发明采用价格低廉、安全绿色的海藻酸钠作为分散粘结剂，有效提高了大小颗料的分散度，避免抱团现象的出现，减少了工艺中的麻烦。海藻酸钠是一种安全无害的植物胶，具有水溶性，可以用水做粘结剂，避免了采用传统粘结剂是有毒有机溶剂的使用，使得电极浆料制备过程更加绿色环保。
【IPC分类】H01G9/20, B82Y30/00, B82Y40/00
【公开号】CN105489382
【申请号】CN201510829414
【发明人】林展, 刘培杨, 李高然, 高学会, 刘杰, 汪倩倩
【申请人】青岛能迅新能源科技有限公司, 林展
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月24日
最新回复(0)