本發(fā)明涉及導電漿料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及可應(yīng)用于太陽能電池的電子漿料領(lǐng)域,尤其是一種石墨烯基有機載體及其制備方法、電子漿料及其制備方法。
背景技術(shù):
隨著新能源技術(shù)的發(fā)展,太陽能電池的應(yīng)用與研究逐漸成為新能源電池中的熱點。太陽能電池的電極制備中需要使用電子漿料,正銀漿料(太陽能電池正面電極導電銀漿料)制備的太陽能電池電極主要用于匯集和導出電流,而漿料中銀顆粒分散性、漿料揮發(fā)性、流平性和觸變性等決定著電極電流的匯聚和導出效果,同時漿料中銀顆粒分散性、漿料揮發(fā)性、流平性和觸變性等性能又取決于漿料制備中所用的有機載體?,F(xiàn)有技術(shù)中用于電子漿料的有機載體均僅由多種有機物構(gòu)成,并且大多數(shù)都有毒性,如申請人另一專利(cn201210125960.1-晶體硅太陽能電池正面電極無鉛導電銀漿料及其制備方法)所代表的現(xiàn)有技術(shù)中用于電子漿料的有機載體,僅由包括有機溶劑、觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑在內(nèi)的多種有機物構(gòu)成,并沒有充分考慮銀顆粒在其中的分散性以及漿料揮發(fā)性、流平性和觸變性,導致基于現(xiàn)有的這種電子漿料制備的太陽能電池電極的電流匯聚與導出效果較差,影響了太陽能電池的廣泛使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明基于上述現(xiàn)有技術(shù)問題,通過長期的創(chuàng)新試驗,研究出一種能夠很好的提高銀顆粒分散性、漿料揮發(fā)性、流平性和觸變性的電子漿料用石墨烯基有機載體及其制備方法,并基于提出一種全新的電子漿料及其制備方法。本發(fā)明首次創(chuàng)新地在傳統(tǒng)有機載體中添加經(jīng)過功能性處理的石墨烯,充分利用了石墨烯二維結(jié)構(gòu)的潤滑性,使其在有機溶劑中組裝成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上加入觸變劑等少量有機物質(zhì)能夠使最終制得的有機載體具有良好的流平性、觸變性,并能夠大大提高銀顆粒在該有機載體中的分散性,同時提高了電子漿料的導電性、導熱性,大大提升了電子漿料應(yīng)用于太陽能電池電極制作時的光電轉(zhuǎn)換效率,實現(xiàn)了一種全新的電子漿料,具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
一種石墨烯基有機載體,按質(zhì)量百分比包括以下組份:有機溶劑80%~95%,觸變劑1%~10%,增塑劑1%~6%,粘結(jié)劑1%~6%,功能性石墨烯0.01%~0.14%,所述功能性石墨烯中的石墨烯層數(shù)處于1-100層之間。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中按質(zhì)量百分比由以下組份混合制得:有機溶劑80%~95%,觸變劑1%~10%,增塑劑1%~6%,粘結(jié)劑1%~6%,功能性石墨烯0.01%~0.14%,所述功能性石墨烯中的石墨烯層數(shù)處于1-100層之間;進一步優(yōu)選的按質(zhì)量百分比由以下組份混合制得:有機溶劑85%~90%,觸變劑2%~8%,增塑劑2%~5%,粘結(jié)劑1%~5%,功能性石墨烯0.05%~0.14%,所述功能性石墨烯中的石墨烯層數(shù)處于1-30層之間。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中所述的有機溶劑選自醇脂十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇醋酸酯中的至少一種;所述的觸變劑選自氣相二氧化硅、有機膨潤土、聚酰胺蠟中的至少一種;所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、卵磷脂、氫化蓖麻油中的至少一種;所述的粘結(jié)劑選自乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種;所述的功能性石墨烯為改性石墨烯,或者修飾石墨烯,或者改性石墨烯與修飾石墨烯的混合物。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中所述改性石墨烯通過以下方法步驟制得:
步驟(1)、將石墨氧化制得氧化石墨烯;
步驟(2)、將氧化石墨烯均勻分散于有機溶劑中制得氧化石墨烯有機分散溶液;
步驟(3)、將硅烷改性劑均勻分散于步驟(2)的氧化石墨烯有機分散溶液中,制得硅烷化改性氧化石墨烯分散液;
步驟(4)、將還原劑均勻分散于步驟(3)的硅烷化改性氧化石墨烯分散液中,制得還原氧化石墨烯分散液;
步驟(5)、將步驟(4)的還原氧化石墨烯分散液進行過濾、洗滌、干燥處理,制得改性石墨烯。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中步驟(2)中,所述氧化石墨烯和有機溶劑的質(zhì)量比為1-5:100,進一步優(yōu)選的為1.5-3.5:100,更進一步優(yōu)選的為2-3:100,所述有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的至少一種;其中步驟(3)中,所述硅烷改性劑與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為2-15:1,優(yōu)選的為2-12:1,進一步優(yōu)選的為5-10:1,更進一步優(yōu)選的為6-8:1,所述硅烷改性劑選自甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷中的至少一種;其中步驟(4)中,所述還原劑與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為1-4:1,優(yōu)選的為1-3:1,進一步優(yōu)選的為2-3:1,所述還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的至少一種;其中步驟(5)制得的改性石墨烯為層數(shù)處于1-100層之間的厚層石墨烯,進一步優(yōu)選的所述改性石墨烯為層數(shù)處于1-30層之間的多層石墨烯,更優(yōu)選的所述改性石墨烯為層數(shù)處于1-10層之間的少層石墨烯,更進一步優(yōu)選的所述改性石墨烯為雙層石墨烯或單層石墨烯。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中所述修飾石墨烯通過以下方法步驟制得:
步驟(1)、將石墨氧化制得氧化石墨烯;
步驟(2)、將氧化石墨烯和丙烯酸均勻分散于去離子水中,并加入異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,制得表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯分散液;
步驟(3)、將還原劑均勻分散于步驟(2)的丙烯酸改性氧化石墨烯分散液中,制得還原氧化石墨烯分散液;
步驟(4)、將步驟(3)的還原氧化石墨烯分散液進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,其中步驟(2)中,所述氧化石墨烯和丙烯酸的質(zhì)量比為1:1-50,優(yōu)選的為1:1-30,進一步優(yōu)選的為1:1-15,更優(yōu)選的為1:1-10,且氧化石墨烯在去離子水中的濃度為1-10g/l,優(yōu)選的為1-8g/l,進一步的優(yōu)選為1-5g/l,更優(yōu)選的為1-3g/l,所述異丙醇與去離子水的體積比為1-50:10000,優(yōu)選的為10-50:10000,更優(yōu)選的為20-40:10000;其中步驟(3)中,所述還原劑與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為1-4:1,優(yōu)選的為1-3:1,進一步優(yōu)選的為2-3:1,所述還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的至少一種;其中步驟(4)制得的修飾石墨烯中的石墨烯層數(shù)處于1-100層之間,優(yōu)選的處于1-60層之間,進一步優(yōu)選的處于1-30層之間,更優(yōu)選的處于1-10層之間,最優(yōu)選的處于1-5層之間。
一種石墨烯基有機載體的制備方法,包括以下步驟:
步驟(1)、按以下質(zhì)量百分比稱取各組份:有機溶劑80%~95%,觸變劑1%~10%,增塑劑1%~6%,粘結(jié)劑1%~6%,功能性石墨烯0.01%~0.14%;
步驟(2)、將所述功能性石墨烯均勻分散于所述有機溶劑中;
步驟(3)、在加熱攪拌條件下向步驟(2)中分散有功能性石墨烯的有機溶劑中逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,并在40—100℃的溫度條件下將各組份充分攪拌均勻,冷卻后制得透明膏體狀的石墨烯基有機載體。
一種電子漿料,按質(zhì)量百分比包括以下組份:2~5%的玻璃粉、80~90%的銀粉和8~15%的石墨烯基有機載體,其中所述石墨烯基有機載體為本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,或者根據(jù)本發(fā)明所述制備方法制得的石墨烯基有機載體。
一種電子漿料的制備方法,包括以下步驟:
步驟(1)、按以下質(zhì)量百分比稱取各組份:2~5%的玻璃粉、80~90%的銀粉和8~15%的石墨烯基有機載體,其中所述石墨烯基有機載體為本發(fā)明所述的石墨烯基有機載體,或者根據(jù)本發(fā)明所述制備方法制得的石墨烯基有機載體;
步驟(2)、將所述玻璃粉、銀粉和石墨烯基有機載體充分混合均勻后通過研磨制得所述電子漿料。
本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)效果:
1)、本發(fā)明提出一種全新的用于電子漿料制備的有機載體,所述有機載體通過在由有機溶劑、觸變劑、增塑劑、粘結(jié)劑組成的傳統(tǒng)有機載體中添加本發(fā)明所述經(jīng)過功能性處理的石墨烯,使得所制備的有機載體充分利用石墨烯二維結(jié)構(gòu)在有機溶劑中形成凝膠,進而大大提升了有機載體的流平性、觸變性以及銀顆粒在其中的分散性,進而提升了電子漿料的導電性能,促進了太陽能電池的廣泛使用。
2)、基于本發(fā)明所述石墨烯基有機載體、導電相(如銀粉)和高溫粘結(jié)相(玻璃粉)混合制備的石墨烯摻雜的正銀漿料應(yīng)用于多晶硅太陽能電池上時,光電轉(zhuǎn)化效率可達18.6%,應(yīng)用于單晶硅太陽能電池上時單晶硅光電轉(zhuǎn)化效率可達20.5%,大大提升了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率,促進了太陽能電池的廣泛應(yīng)用。
具體實施方式
以下詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案,以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚的理解本發(fā)明,但并不因此限制本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明創(chuàng)新的提出一種石墨烯基有機載體的制備方法,以及基于所述石墨烯基有機載體制備太陽能電池正銀漿料的方法,首先說明本發(fā)明所述石墨烯基有機載體的制備過程。
所述的石墨烯基有機載體的制備原料包括有機溶劑、觸變劑、增塑劑、粘結(jié)劑和功能性石墨烯,進一步優(yōu)選的所述石墨烯基有機載體由有機溶劑、觸變劑、增塑劑、粘結(jié)劑和功能性石墨烯制得。
其中的功能性石墨烯是指經(jīng)過功能性處理的石墨烯,通過對石墨烯進行功能性處理不但能夠提高石墨烯在有機溶劑中的分散,而且能夠充分發(fā)揮石墨烯對有機載體流平性、觸變性等性能的提升作用。本發(fā)明所述的功能性石墨烯優(yōu)選的為改性石墨烯或者為修飾石墨烯或者為改性石墨烯和修飾石墨烯的混合物。其中改性石墨烯是指經(jīng)過改性功能處理的石墨烯,修飾石墨烯是指經(jīng)過修飾功能處理的石墨烯,其分別基于以下方法制得:
(一)、改性石墨烯:
改性石墨烯的制備具體包括以下步驟:
(1)制備氧化石墨烯。所述的氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物,石墨經(jīng)氧化后,其上含氧官能團增多而使其性質(zhì)較石墨更加活潑,可經(jīng)由各種與含氧官能團的反應(yīng)而改善本身性質(zhì),優(yōu)選的所述氧化石墨烯由hummers法或改進的hummers法制備得到。進一步優(yōu)選(非必須的)所述氧化石墨烯具有如下結(jié)構(gòu):
(2)制備氧化石墨烯有機分散溶液。將步驟(1)制得的氧化石墨烯均勻分散于第一有機溶劑中,得到氧化石墨烯有機分散溶液,其中所述氧化石墨烯和第一有機溶劑的質(zhì)量比為1-5:100,優(yōu)選的為1.5-3.5:100,進一步優(yōu)選的為2-3:100。具體制備方法優(yōu)選的為:在室溫(25℃)下將氧化石墨烯加入到第一有機溶劑中,然后將添加有氧化石墨烯的第一有機溶劑在渦旋混合器上振蕩混合20~30min,得到棕褐色的混合液,接著用探頭式超聲分散儀在功率750w下超聲分散4小時,使得所述氧化石墨烯均勻分散于所述第一有機溶劑中,制得所述氧化石墨烯有機分散溶液。進一步的所述第一有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的至少一種。更優(yōu)選的所述第一有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的其中兩種溶劑的混合物,兩種溶劑的混合比例為1:1-2。更優(yōu)選的所述第一有機溶劑的構(gòu)成為:由30-40重量份的醇酯十二、3-7重量份的松油醇、4-7重量份的檸檬酸三丁酯、6-11重量份的三乙醇胺、0.4-1重量份的丁基卡必醇、2-4重量份的戊二酸二甲酯、0.4-1.2重量份的己二酸二甲酯、6-10重量份的鄰苯二甲酸二甲酯和8-15重量份的油酸共同組成。
(3)制備硅烷化改性氧化石墨烯分散液。將改性劑均勻分散于步驟(2)制得的氧化石墨烯有機分散溶液中,得到硅烷化改性氧化石墨烯分散液,其中所述改性劑的使用量滿足以下關(guān)系:所述改性劑與步驟(2)制得的氧化石墨烯有機分散溶液中所分散的氧化石墨烯的質(zhì)量比為2-15:1,優(yōu)選的為2-12:1,進一步優(yōu)選的為5-10:1,更進一步優(yōu)選的為6-8:1。其中所述的改性劑選自甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷中的至少一種。進一步優(yōu)選的所述改性劑的構(gòu)成為10-15重量份的甲基三甲氧基硅烷、1-3重量份的丙基三甲氧基硅烷、2-4重量份的辛基三甲氧基硅烷、1-2重量份的十八烷基三甲氧基硅烷、0.5-0.8重量份的二甲基二乙氧基硅烷、0.6-0.9重量份的辛基甲基二甲氧基硅烷、1.2-2.0重量份的正辛基三乙氧基硅烷和0.8-1.2重量份的3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷。具體的制備方法優(yōu)選的為:按照所述質(zhì)量比,在室溫(25℃)下將所述改性劑加入到步驟(2)制得的氧化石墨烯有機分散溶液中,然后加熱到50-70℃的,優(yōu)選60℃,在70w超聲波中分散0.5~4h,得到棕褐色的均勻分散的混合液即為所述硅烷化改性氧化石墨烯分散液,由于氧化石墨烯表面含有豐富的含氧基團,極容易與硅烷化改性試劑的硅氧鍵發(fā)生水解反應(yīng),使氧化石墨烯表面實現(xiàn)硅烷化改性。
(4)制備還原氧化石墨烯分散液。將還原劑均勻分散于步驟(3)制得的硅烷化改性氧化石墨烯分散液中,得到還原氧化石墨烯分散液。其中所述還原劑的使用量滿足以下關(guān)系:所述還原劑與步驟(2)制得的氧化石墨烯有機分散溶液中所分散的氧化石墨烯的質(zhì)量比為1-4:1,優(yōu)選的為1-3:1,進一步優(yōu)選的為2-3:1。其中所述的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的至少一種,進一步優(yōu)選的所述還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的其中兩種的混合物(混合比例1-2:1)。更優(yōu)選的所述還原劑的構(gòu)成為5-10重量份的抗壞血酸、0.5-1重量份的硫代硫酸鈉、2-5重量份的二甲基肼、1-3重量份的水合肼、6-8重量份的乙醇和0.5-2重量份的n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺。具體制備方法優(yōu)選的為:按照所述質(zhì)量比稱取所述還原劑,然后在室溫(25℃)下將所述還原劑加入到步驟(3)制得的硅烷化改性氧化石墨烯分散液,接著將其放在磁力攪拌器上在50-70℃(優(yōu)選60℃)下連續(xù)攪拌12~24h,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液。
(5)過濾、烘干得到改性石墨烯。具體方法優(yōu)選的為:將步驟(4)制得的還原氧化石墨烯分散液通過孔徑為0.4-0.6μm(優(yōu)選0.45μm)的pvdf膜進行過濾,并用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的改性劑和還原劑,最后在真空干燥箱中烘干24h,得到改性石墨烯,備用。其中所述改性石墨烯為層數(shù)處于1-100層之間厚層石墨烯,進一步優(yōu)選的所述改性石墨烯為層數(shù)處于1-30層之間的多層石墨烯,更優(yōu)選的所述改性石墨烯為層數(shù)處于1-10層之間的少層石墨烯,更進一步優(yōu)選的所述改性石墨烯為雙層石墨烯或單層石墨烯。
(二)、修飾石墨烯
修飾石墨烯的制備具體包括以下步驟:
(1)制備氧化石墨烯。所述的氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨的氧化物,石墨經(jīng)氧化后,其上含氧官能團增多而使其性質(zhì)較石墨烯更加活潑,可經(jīng)由各種與含氧官能團的反應(yīng)而改善本身性質(zhì),優(yōu)選的所述氧化石墨烯由hummers法或改進的hummers法制備得到。進一步優(yōu)選的所述氧化石墨烯具有如下結(jié)構(gòu):
(2)對氧化石墨烯進行丙烯酸表面聚合修飾。具體的按照質(zhì)量比1:1-50(優(yōu)選的1:1-30,進一步優(yōu)選的1:1-15,更有選的1:1-10)稱取氧化石墨烯和丙烯酸,并分散于去離子水中,其中氧化石墨烯在去離子水中的濃度為1-10g/l,優(yōu)選的為1-8g/l,進一步的優(yōu)選為1-5g/l,更優(yōu)選的為1-3g/l;控制溫度在25-90℃下超聲分散0.1-2h,然后在25-90℃下電動攪拌2-12h,使得氧化石墨烯和丙烯酸均勻分散于去離子水中。最后加入預(yù)訂量的異丙醇來調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液,其中所述異丙醇的加入量滿足關(guān)系:所述異丙醇與所述去離子水的體積比為1-50:10000,優(yōu)選的為10-50:10000,更優(yōu)選的為20-40:10000。
(3)將還原劑均勻分散于步驟(2)的丙烯酸改性氧化石墨烯分散液中,制得還原氧化石墨烯分散液。其中所述還原劑的使用量滿足以下關(guān)系:所述還原劑與步驟(2)中的氧化石墨烯的質(zhì)量比為1-4:1,優(yōu)選的為1-3:1,進一步優(yōu)選的為2-3:1。其中所述的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的至少一種,進一步優(yōu)選的所述還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的其中兩種的混合物(混合比例1-2:1)。更優(yōu)選的所述還原劑的構(gòu)成為5-10重量份的抗壞血酸、0.5-1重量份的硫代硫酸鈉、2-5重量份的二甲基肼、1-3重量份的水合肼、6-8重量份的乙醇和0.5-2重量份的n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺。具體制備方法優(yōu)選的為:按照所述質(zhì)量比稱取所述還原劑,然后在室溫(25℃)下將所述還原劑加入到步驟(2)制得的丙烯酸修飾氧化石墨烯分散液,接著將其放在磁力攪拌器上在50-70℃(優(yōu)選60℃)下連續(xù)攪拌12~24h,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液。
(4)過濾、烘干得到修飾石墨烯。具體方法優(yōu)選的為:將步驟(3)制得的表面聚合修飾的還原氧化石墨烯溶液通過孔徑為0.4-0.6μm(優(yōu)選0.45μm)的pvdf膜進行過濾,并用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的丙烯酸和異丙醇,最后在真空干燥箱中烘干24h,得到修飾石墨烯,備用。其中所述修飾石墨烯為層數(shù)處于1-100層之間厚層石墨烯,進一步優(yōu)選的所述修飾石墨烯為層數(shù)處于1-30層之間的多層石墨烯,更優(yōu)選的所述修飾石墨烯為層數(shù)處于1-10層之間的少層石墨烯,更進一步優(yōu)選的所述修飾石墨烯為雙層石墨烯或單層石墨烯。
本發(fā)明所述石墨烯基有機載體的制備方法具體包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:第二有機溶劑80%~95%,觸變劑1%~10%,增塑劑1%~6%,粘結(jié)劑1%~6%,功能性石墨烯0.01%~0.14%。進一步優(yōu)選的按以下質(zhì)量比稱取各組份:第二有機溶劑85%~90%,觸變劑2%~8%,增塑劑2%~5%,粘結(jié)劑1%~5%,功能性石墨烯0.05%~0.1%。其中所述的第二有機溶劑選自醇脂十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇醋酸酯中的至少一種(優(yōu)選的所述第二有機溶劑的構(gòu)成為5-10重量份的醇脂十二、1-3重量份的松油醇、1-2重量份的檸檬酸三丁酯和0.3-0.8重量份的丁基卡必醇醋酸酯);所述的觸變劑選自氣相二氧化硅、有機膨潤土、聚酰胺蠟中的至少一種(優(yōu)選的所述觸變劑的構(gòu)成為5-10重量份的氣相二氧化硅、3-5重量份的有機膨潤土和1-2重量份的聚酰胺蠟);所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、卵磷脂、氫化蓖麻油中的至少一種(優(yōu)選的所述增塑劑的構(gòu)成為6-12重量份的鄰苯二甲酸二異丁酯、3-5重量份的鄰苯二甲酸二正辛酯、1-2重量份的卵磷脂和0.3-0.5重量份的氫化蓖麻油);所述的粘結(jié)劑選自乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種(優(yōu)選的所述粘結(jié)劑的構(gòu)成為3-5重量份的乙基纖維素-n40~n200、6-12重量份的環(huán)氧樹脂、3-6重量份的醇酸樹脂、1-3重量份的聚氨酯樹脂、0.6-1.2重量份的三聚氰胺甲醛樹脂、1.2-1.8重量份的酚醛樹脂、1.5-2.8重量份的丙烯酸樹脂和0.8-1.2重量份的聚乙烯醇縮丁醛);其中“至少一種”的含義包括:其中的任一種、其中任意兩種或其中任意兩種以上的混合物,當選擇全部物質(zhì)的混合物時采用括號中的優(yōu)選配料方式。所述的功能性石墨烯選自上述改性石墨烯或者修飾石墨烯或者上述改性石墨烯和修飾石墨烯的混合物(混合質(zhì)量比例優(yōu)選1-2:1)。
(2)首先將所述功能性石墨烯均勻分散于所述第二有機溶劑中,優(yōu)選采用超聲分散1—4h,然后在加熱攪拌條件下逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,溫度控制在40—100℃條件下,機械攪拌1h~14h,使各組分充分混合均勻,最終冷卻后得到透明膏狀固體的石墨烯基有機載體。
由于石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀、且只有一個原子層厚度的二維材料,能夠作為優(yōu)良的潤滑劑,同時又因為石墨烯具有大的比表面積2630m2/g和具有較高的表面能,使其表面極容易吸附有機物質(zhì),同時所述石墨烯經(jīng)過功能化處理后,其在溶劑中分散性大幅提升,從而能夠使得石墨烯能夠極容易的分散于有機載體中。這樣制得的石墨烯摻雜的有機載體(即石墨烯基有機載體)充分利用了石墨烯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、潤滑性強、導電率高、導熱性強、電子遷移速度快等性能,提升了有機載體的觸變性、潤滑性,在應(yīng)用于導電漿料時提高了漿料的印刷性和光電轉(zhuǎn)化效率。關(guān)于石墨烯在有機載體中的添加量,申請人經(jīng)過大量的試驗總結(jié)出功能性石墨烯占石墨烯基有機載體總重量的0.01%~0.14%時表現(xiàn)出最佳的性能,當?shù)陀?.01%時,石墨烯的加入對有機載體和其制成的導電漿料的性能提升很有限,同時由于石墨烯低振實密度為0.3~0.5g/cm3,所以功能性石墨烯的添加量在超過0.14%時,石墨烯的加入反而降低了有機載體觸變性和流平性。
本發(fā)明進一步的給出太陽能電池正銀漿料的制備方法,包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:2.0~5.0%的玻璃粉、80~90.0%的銀粉和8~15.0%的石墨烯基有機載體。其中所述的玻璃粉選自無鉛玻璃粉或者快速結(jié)晶型玻璃粉,其中所述的無鉛玻璃粉按質(zhì)量百分比由以下組份制得:60~70%的bi2o3、3~20%的sio2、7~15%的b2o3、4~13%的al2o3、1~5%的tio2、1~8%的bao、1~5%的v2o5、1~10%的zro2和1~7%的y2o3,并可選擇性地加入2~4%的sno2和/或2~6%的ag2o,將各氧化物按以上比例準確稱量混合研磨后放入到馬弗爐中,以1300℃的高溫下熔煉30min,熔融完全后用冷水淬火,得到粗玻璃粉,將得到的粗玻璃粉用粉碎機粉碎后用氣流粉碎機粉碎1h,最后將玻璃粉過濾烘干,得到粒徑為1.0μm~2.0μm、振實密度4.0~5.0g/cm3的無鉛玻璃粉,用吊絲法測得玻璃粉軟化點溫度為400~650℃。所述的快速結(jié)晶型玻璃粉按質(zhì)量百分比由以下組份混合制得:15~55%pbo、10~25%teo2、5~15%b2o3、7~20%al2o3、3~15%bao、6~25%p2o5、4~10%na2o、3~18%sio2、以及重量百分含量為1~25%的至少選自以下七種組分之一的成核劑fe2o3、li2o、cr2o3、caf2、zno、zro2、tio2,優(yōu)選的重量百分含量為1~15%,具體制備如下:將各種組分按照比例混合均勻后放置于鉑合金坩堝中,在馬弗爐中于1000~1600℃熔化10~30分鐘直至形成均相熔融體,然后將其迅速傾倒至去離子水中得到所需玻璃塊,將得到的玻璃塊球磨得到平均粒徑為0.5~4μm的玻璃粉末,烘干、過篩得到快速結(jié)晶型玻璃粉。其中所述的銀粉為球形外形,銀粉粒徑1-4微米,振實密度3-6g/cm3,優(yōu)選結(jié)構(gòu)參數(shù)為:粒徑d50為1.0μm,d90為3.2μm,振實密度大于5.0g/cm3,形貌為球形。其中所述的石墨烯基有機載體為本發(fā)明制得的石墨烯基有機載體。
(2)將所述質(zhì)量份的玻璃粉、銀粉和石墨烯基有機載體混合均勻后通過三輥軋漿機研磨得到太陽能電池正銀漿料,漿料細度為<10μm,粘度為100~220pa·s,觸變指數(shù)為4.0~6.3。
實施例
以下給出制備本發(fā)明所述功能性石墨烯、石墨烯基有機載體以及太陽能電池正銀漿料的具體制備實施例。
實施例1
一種改性石墨烯的制備方法,包括:
(1)稱取0.3g的氧化石墨烯,在室溫25℃下加入到15g的有機溶劑中,所述有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的一種,然后加有石墨烯的有機溶劑在渦旋混合器上振蕩混合20min,得到棕褐色的混合液,探頭式超聲分散儀在功率750w下超聲分散4小時;
(2)將1g的改性劑(選自其中一種:甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷)在室溫(25℃)下加入到步驟(1)制得的棕褐色的混合液中,在60℃下,70w超聲波中分散0.5h,得到一個棕褐色均勻分散的混合液;
(3)將0.5g的還原劑(選自其中一種:抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺)加入到步驟(2)中混合液中,并將其放在磁力攪拌器上60℃下連續(xù)攪拌12h以上,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液;
(4)過濾、烘干,將步驟(3)得到的黑色均勻混合液通過孔徑為0.45μm的pvdf膜進行過濾,用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的改性劑和還原劑,在真空干燥箱中烘干24h,得到改性的石墨烯。
實施例2
一種改性石墨烯的制備方法,包括:
(1)稱取0.5g的氧化石墨烯,在室溫25℃下加入到20g的有機溶劑中,所述有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的一種,然后加有石墨烯的有機溶劑在渦旋混合器上振蕩混合30min,得到棕褐色的混合液,探頭式超聲分散儀在功率750w下超聲分散4小時以上;
(2)將4g的改性劑(選自其中一種:甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷)在室溫(25℃)下加入到步驟(1)制得的棕褐色的混合液中,在60℃下,70w超聲波中分散4h,得到一個棕褐色均勻分散的混合液;
(3)將1g的還原劑(選自其中一種:抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺)加入到步驟(2)中混合液中,并將其放在磁力攪拌器上60℃下連續(xù)攪拌24h以上,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液;
(4)過濾、烘干,將步驟(3)得到的黑色均勻混合液通過孔徑為0.45μm的pvdf膜進行過濾,用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的改性劑和還原劑,在真空干燥箱中烘干24h以上,得到改性的石墨烯。
實施例3
一種改性石墨烯的制備方法,包括:
(1)稱取0.3g的氧化石墨烯,在室溫25℃下加入到16g的有機溶劑中,所述有機溶劑選自醇酯十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的其中兩種的混合物,混合比例為1:1,然后加有石墨烯的有機溶劑在渦旋混合器上振蕩混合30min,得到棕褐色的混合液,探頭式超聲分散儀在功率750w下超聲分散4小時以上;
(2)將2g的改性劑(選自其中兩種混合物1:1:甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷)在室溫(25℃)下加入到步驟(1)制得的棕褐色的混合液中,在60℃下,70w超聲波中分散3h,得到一個棕褐色均勻分散的混合液;
(3)將0.6g的還原劑(選自其中兩種(1:1):抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺)加入到步驟(2)中混合液中,并將其放在磁力攪拌器上60℃下連續(xù)攪拌18h以上,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液;
(4)過濾、烘干,將步驟(3)得到的黑色均勻混合液通過孔徑為0.45μm的pvdf膜進行過濾,用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的改性劑和還原劑,在真空干燥箱中烘干18h以上,得到改性的石墨烯。
實施例4
一種改性石墨烯的制備方法,包括:
(1)稱取0.4的氧化石墨烯,在室溫25℃下加入到18g的有機溶劑中,所述有機溶劑選自檸檬酸三丁酯、三乙醇胺、丁基卡必醇、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、油酸中的其中兩種的混合物,混合比例為1:1,然后加有石墨烯的有機溶劑在渦旋混合器上振蕩混合30min,得到棕褐色的混合液,探頭式超聲分散儀在功率750w下超聲分散4小時以上;
(2)將3g的改性劑(選自其中兩種的混合物(1:1):甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷)在室溫(25℃)下加入到步驟(1)制得的棕褐色的混合液中,在60℃下,70w超聲波中分散3h,得到一個棕褐色均勻分散的混合液;
(3)將0.8g的還原劑(選自其中兩種(1:1):抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺)加入到步驟(2)中混合液中,并將其放在磁力攪拌器上60℃下連續(xù)攪拌18h以上,得到黑色的還原氧化石墨烯分散液;
(4)過濾、烘干,將步驟(3)得到的黑色均勻混合液通過孔徑為0.45μm的pvdf膜進行過濾,用乙醇或丙酮多次洗滌,以除去殘余的改性劑和還原劑,在真空干燥箱中烘干18h以上,得到改性的石墨烯。
實施例5
一種修飾石墨烯的制備方法,包括:
首先稱取0.1g氧化石墨烯,0.1g丙烯酸,分散在100ml去離子水中,溫度在25℃下超聲0.1h,之后在25℃電動攪拌2h。通過加入0.01ml異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液,將0.4g還原劑均勻分散于丙烯酸改性氧化石墨烯溶液中,制得還原氧化石墨烯分散液,其中的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的任何一種;最后進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
實施例6
一種修飾石墨烯的制備方法,包括:
首先稱取0.1g氧化石墨烯,5g丙烯酸,分散在10ml去離子水中,溫度在90℃下超聲2h,之后在90℃電動攪拌12h。通過加入0.05ml異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液。將0.1g還原劑均勻分散于丙烯酸改性氧化石墨烯溶液中,制得還原氧化石墨烯分散液,其中的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的其中兩種(1:1混合);最后進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
實施例7
一種修飾石墨烯的制備方法,包括:
首先稱取0.1g氧化石墨烯,2g丙烯酸,分散在20ml去離子水中,溫度在60℃下超聲1.5h,之后在60℃電動攪拌8h。通過加入0.02ml異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液。將0.2g還原劑均勻分散于丙烯酸改性氧化石墨烯溶液中,制得還原氧化石墨烯分散液,其中的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的任何一種;最后進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
實施例8
一種修飾石墨烯的制備方法,包括:
首先稱取0.1g氧化石墨烯,1g丙烯酸,分散在50ml去離子水中,溫度在60℃下超聲2h,之后在60℃電動攪拌10h。通過加入0.1ml異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液。將0.3g還原劑均勻分散于丙烯酸改性氧化石墨烯溶液中,制得還原氧化石墨烯分散液,其中的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的任何一種;最后進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
實施例9
一種修飾石墨烯的制備方法,包括:
首先稱取0.1g氧化石墨烯,0.8g丙烯酸,分散在50ml去離子水中,溫度在80℃下超聲2h,之后在80℃電動攪拌10h。通過加入0.2ml異丙醇調(diào)節(jié)聚丙烯在石墨烯表面的聚合度,得到表面聚合修飾的丙烯酸改性氧化石墨烯溶液。將0.25g還原劑均勻分散于丙烯酸改性氧化石墨烯溶液中,制得還原氧化石墨烯分散液,其中的還原劑選自抗壞血酸、硫代硫酸鈉、肼、二甲基肼、水合肼、乙醇、二乙二醇、n,n′-二環(huán)己基碳二亞胺中的任何一種;最后進行過濾、洗滌、干燥處理,制得修飾石墨烯。
經(jīng)實測,本發(fā)明的上述實施例1至實施例9所制得的(改性/修飾)石墨烯超過95質(zhì)量%為層數(shù)在1-5層的石墨烯,屬于性能優(yōu)越的石墨烯,接近理想的石墨烯。
實施例10
一種石墨烯基有機載體的制備方法,包括:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:有機溶劑80%,觸變劑10%,增塑劑5%,粘結(jié)劑4.99%,功能性石墨烯0.01%。其中所述有機溶劑為醇脂十二,所述觸變劑為氣相二氧化硅;所述增塑劑為鄰苯二甲酸二異丁酯,所述粘結(jié)劑為乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的任一種;所述功能性石墨烯為上述實施例1至實施例4任一所制備的改性石墨烯,或者實施例5至實施例9中任一實施例所制備的修飾石墨烯。
(2)首先將所述功能性石墨烯均勻分散于所述有機溶劑中,采用超聲分散1h,然后在加熱攪拌條件下逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,溫度控制在60℃條件下,機械攪拌10h,使各組分充分混合均勻,最終冷卻后得到透明膏狀固體的石墨烯基有機載體。
實施例11
一種石墨烯基有機載體的制備方法,包括:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:有機溶劑95%,觸變劑2%,增塑劑1%,粘結(jié)劑1.86%,功能性石墨烯0.14%。所述有機溶劑為檸檬酸三丁酯;所述的觸變劑選自有機膨潤土;所述增塑劑選自卵磷脂;所述粘結(jié)劑選自乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種;所述功能性石墨烯為上述實施例1至實施例4任一所制備的改性石墨烯,或者實施例5至實施例9中任一實施例所制備的修飾石墨烯。
(2)首先將所述功能性石墨烯均勻分散于所述有機溶劑中,采用超聲分散1h,然后在加熱攪拌條件下逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,溫度控制在50℃條件下,機械攪拌8h,使各組分充分混合均勻,最終冷卻后得到透明膏狀固體的石墨烯基有機載體。
實施例12
一種石墨烯基有機載體的制備方法,包括:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:有機溶劑90%,觸變劑4%,增塑劑3%,粘結(jié)劑2.95%,功能性石墨烯0.05%。所述有機溶劑選自丁基卡必醇醋酸酯;所述觸變劑選自聚酰胺蠟;所述增塑劑選自氫化蓖麻油;所述粘結(jié)劑選自乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種;所述功能性石墨烯為上述實施例1至實施例4任一所制備的改性石墨烯,或者實施例5至實施例9中任一實施例所制備的修飾石墨烯,或者上述實施例1至實施例4任一所制備的改性石墨烯與實施例5至實施例9中任一實施例所制備的修飾石墨烯按照質(zhì)量比1:1的混合物。
(2)首先將所述功能性石墨烯均勻分散于所述有機溶劑中,采用超聲分散3h,然后在加熱攪拌條件下逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,溫度控制在80℃條件下,機械攪拌11h,使各組分充分混合均勻,最終冷卻后得到透明膏狀固體的石墨烯基有機載體。
實施例13
一種石墨烯基有機載體的制備方法,包括:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:有機溶劑85%,觸變劑6%,增塑劑5%,粘結(jié)劑3.9%,功能性石墨烯0.1%。其中所述的第二有機溶劑選自醇脂十二、松油醇、檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇醋酸酯中的其中兩種的混合物,混合質(zhì)量比1:1;所述的觸變劑選自氣相二氧化硅、有機膨潤土、聚酰胺蠟中的其中兩種的混合物,混合質(zhì)量比1:1;所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、卵磷脂、氫化蓖麻油中的其中兩種的混合物,混合質(zhì)量比1:1;所述的粘結(jié)劑選自乙基纖維素-n40~n200、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種;所述功能性石墨烯選自上述實施例1至實施例4任一所制備的改性石墨烯與實施例5至實施例9中任一實施例所制備的修飾石墨烯按照質(zhì)量比1:1的混合物。
(2)首先將所述功能性石墨烯均勻分散于所述有機溶劑中,優(yōu)選采用超聲分散4h,然后在加熱攪拌條件下逐次加入所述觸變劑、增塑劑和粘結(jié)劑,溫度控制在100℃條件下,機械攪拌14h,使各組分充分混合均勻,最終冷卻后得到透明膏狀固體的石墨烯基有機載體。
實施例14
一種太陽能電池正銀漿料的制備方法,包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:5%的玻璃粉、80%的銀粉和15%的石墨烯基有機載體。其中所述的玻璃粉為平均粒徑1.0μm、振實密度4.0g/cm3的無鉛玻璃粉,所述銀粉為平均粒徑1微米、振實密度3g/cm3的球形銀粉;所述石墨烯基有機載體為實施例10-13任一項所制備的石墨烯基有機載體。
(2)將所述玻璃粉、銀粉和石墨烯基有機載體混合均勻后通過三輥軋漿機研磨得到太陽能電池正銀漿料,經(jīng)測試漿料細度為5μm,粘度220pa·s,觸變指數(shù)為6.2。
實施例15
一種太陽能電池正銀漿料的制備方法,包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:2%的玻璃粉、90%的銀粉和8%的石墨烯基有機載體。其中所述的玻璃粉為粒徑1.5μm、振實密度4.5g/cm3的無鉛玻璃粉,所述銀粉為粒徑處于4微米、振實密度處于6g/cm3的球形銀粉;所述石墨烯基有機載體為實施例10-13任一項所制備的石墨烯基有機載體。
(2)將所述玻璃粉、銀粉和石墨烯基有機載體混合均勻后通過三輥軋漿機研磨得到太陽能電池正銀漿料,經(jīng)測試漿料細度為6μm,粘度120pa·s,觸變指數(shù)4.3。
實施例16
一種太陽能電池正銀漿料的制備方法,包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量比稱取各組份:4%的玻璃粉、86%的銀粉和10%的石墨烯基有機載體。其中所述的玻璃粉為粒徑2μm、振實密度4g/cm3的快速結(jié)晶型玻璃粉,所述銀粉為粒徑處于3微米、振實密度處于5g/cm3的球形銀粉;所述石墨烯基有機載體為實施例10-13任一項所制備的石墨烯基有機載體。
(2)將所述玻璃粉、銀粉和石墨烯基有機載體混合均勻后通過三輥軋漿機研磨得到太陽能電池正銀漿料,經(jīng)測試漿料細度為5μm,粘度160pa·s,觸變指數(shù)5.5。
最后利用實施例14至實施例16所制備的太陽能電池正銀漿料通過絲網(wǎng)印刷法在多晶硅太陽能電池片正面上印刷電極;多晶硅太陽能電池片的規(guī)格為:邊長156*156mm,厚度190±10μm,方阻60~100ω。絲網(wǎng)印刷法在多晶硅太陽能電池片正面上印刷電極網(wǎng)版參數(shù)為:鋁框外徑320mm*320mm,網(wǎng)布目數(shù)400目,線直徑20μm,膜厚20μm,張力22n;所印刷的細柵寬度一般為70μm~90μm,高度23μm左右,經(jīng)測試采用各實施例所述太陽能電池正銀漿料制備的多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率如下表所示:
可見基于本發(fā)明所述石墨烯基有機載體、導電相(如銀粉)和高溫粘結(jié)相(玻璃粉)混合制備的石墨烯摻雜的正銀漿料應(yīng)用于多晶硅太陽能電池上時,光電轉(zhuǎn)化效率能夠達到18%以上。同理經(jīng)測試當所述石墨烯摻雜的正銀漿料應(yīng)用于單晶硅太陽能電池上時單晶硅光電轉(zhuǎn)化效率亦可達20%以上,大大提升了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率,促進了太陽能電池的廣泛應(yīng)用。
以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述,并不將本發(fā)明的技術(shù)方案限制于此,本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護的技術(shù)范疇,本發(fā)明具體的保護范圍以權(quán)利要求書的記載為準。