專利名稱：染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，更具體地說(shuō)，涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽(yáng)能電池，作為第三代太陽(yáng)能電池的杰出代表之一，由于其便捷的制備工藝，較高的光電轉(zhuǎn)換效率以及廉價(jià)的生產(chǎn)成本，一直受到世界各國(guó)太陽(yáng)能電池企業(yè)及科研院所的高度關(guān)注。染料敏化太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極作為核心部件之一，通常以導(dǎo)電玻璃作為基底，其上覆蓋一層幾微米至幾十微米厚的納米晶二氧化鈦薄膜。目前，傳統(tǒng)的陽(yáng)極制備方法是采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將制備好的二氧化鈦漿料絲印于導(dǎo)電玻璃之上。該方法的一大優(yōu)勢(shì)是易于控制膜厚，便于工業(yè)化。一個(gè)光伏性能較好的染料敏化太陽(yáng)能電池，其陽(yáng)極表面所覆蓋的二氧化鈦薄膜須均勻，微觀結(jié)構(gòu)當(dāng)中應(yīng)盡量減少納米顆粒的團(tuán)聚，從而避免電子復(fù)合效應(yīng)的增加以及光散射效應(yīng)的增強(qiáng)，而這主要取決于絲網(wǎng)印刷時(shí)所用到漿料的質(zhì)量。因此，一份優(yōu)質(zhì)的納米晶二氧化鈦漿料對(duì)于電池的性能十分關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備工藝當(dāng)中，一個(gè)核心步驟為低溫減壓蒸餾，該步驟需要應(yīng)用較多的設(shè)備，如懸蒸設(shè)備，真空設(shè)備等，且工藝繁瑣，因此不易于工業(yè)化大量制備該漿料。因此，如何優(yōu)化該工藝，尋找出一種便于自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的制備方法尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的步驟繁瑣、不易操作、設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本高、不利于大規(guī)模量產(chǎn)的缺陷，提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，包括以下步驟1)混合并攪拌二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸，得到初次混合液；2)混合并攪拌松油醇、乙醇和所述初次混合液，得到二次混合液；3)混合并攪拌乙基纖維素、乙醇和所述二次混合液，得到染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)中所述二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸的質(zhì)量之比為 0. 8-1. 2,0. 4-0. 6 和 0. 16-0. 24 ；所述步驟2)中所述松油醇、乙醇和初次混合液的質(zhì)量之比為 2. 4-3. 6 2. 4-3. 6 1. 36-2. 04 ；所述步驟3)中所述乙基纖維素、乙醇和二次混合液的質(zhì)量之比為 0. 4-0. 6 1. 2-1. 8 6. 16-9. 24。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)中所述二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸的質(zhì)量之比為1、0. 5和0. 2 ；所述步驟2)中所述松油醇、乙醇和初次混合液的質(zhì)量之比為3 3 1.7；所述步驟3)中所述乙基纖維素、乙醇和二次混合液的質(zhì)量之比為 0. 5 1. 5 7. 7。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述攪拌均為在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行的球磨攪拌。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌的轉(zhuǎn)速均為每分鐘300-800轉(zhuǎn)。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌的時(shí)間分別為10-300分鐘、60-1800分鐘和180-1500分鐘。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌均在常溫下進(jìn)行。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述納米二氧化鈦粉體為下述物質(zhì)中的一種或多種二氧化鈦納米顆粒、二氧化鈦納米棒、二氧化鈦納米花、二氧化鈦納米帶、二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管。還提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟常溫下，將質(zhì)量為1份的納米二氧化鈦粉體與質(zhì)量為0. 5份的乙醇和質(zhì)量為 0. 2份的醋酸混合，置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為300至800轉(zhuǎn)每分鐘，在球磨攪拌 10至300分鐘；加入質(zhì)量為3份的松油醇和質(zhì)量為3份的乙醇，繼續(xù)球磨攪拌60至1800分鐘；加入質(zhì)量為0. 5份的乙基纖維素與質(zhì)量為1. 5份的乙醇，繼續(xù)球磨攪拌180至1500分鐘，得到染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述納米二氧化鈦粉體為下述物質(zhì)中的一種或多種二氧化鈦納米顆粒、二氧化鈦納米棒、二氧化鈦納米花、二氧化鈦納米帶、二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管。實(shí)施本發(fā)明所述的一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，具有以下有益效果根據(jù)該制備方法獲得的漿料分布均勻，重復(fù)性能好，由該漿料制備的納米晶二氧化鈦薄膜微觀結(jié)構(gòu)無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象，易于光線的吸收；同時(shí)，該制備方法避免了低溫減壓蒸餾的過(guò)程，省去了一些用于減壓蒸餾的設(shè)備，比如懸蒸設(shè)備、真空設(shè)備，所涉及的儀器便宜且易操作，步驟簡(jiǎn)單而不繁瑣，可以在較短時(shí)間內(nèi)通過(guò)較少的儀器設(shè)備制備出優(yōu)質(zhì)的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料，因此易于放大量產(chǎn)，具有工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法流程圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法流程圖。 如圖1所示，該制備方法包括以下步驟第一步，制備中間產(chǎn)物初次混合液。常溫下，將二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸在行星式球磨機(jī)中均勻混合攪拌，得到初次混合液。二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸的質(zhì)量之比為 0.8-1.2 0.4-0.6 0. 16-0. 24，優(yōu)選質(zhì)量之比為1 0. 5 0. 2。球磨攪拌的轉(zhuǎn)速均為每分鐘300-800轉(zhuǎn)，持續(xù)時(shí)間為10-300分鐘。上述納米二氧化鈦粉體，可以是二氧化鈦納米顆粒、二氧化鈦納米棒、二氧化鈦納米花、二氧化鈦納米帶、二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管等尺寸為納米級(jí)的二氧化鈦。在制備時(shí)可以只選用其中一種，也可以選用其中多種。第二步，制備中間產(chǎn)物二次混合液。常溫下，將松油醇、乙醇和第一步中得到的初次混合液在行星式球磨機(jī)中均勻混合攪拌，得到二次混合液。松油醇、乙醇和初次混合液的質(zhì)量之比為2. 4-3. 6 2.4-3.6 1. 36-2. 04，優(yōu)選質(zhì)量之比為3 3 1. 7。球磨攪拌的轉(zhuǎn)速均為每分鐘300-800轉(zhuǎn)，持續(xù)時(shí)間為60-1800分鐘。第三步，制備最終產(chǎn)物染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。常溫下，將乙基纖維素、乙醇和第二步中得到的二次混合液在行星式球磨機(jī)中均勻混合攪拌，得到染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。乙基纖維素、乙醇和二次混合液的質(zhì)量之比為 0.4-0.6 1.2-1.8 6. 16-9. 24，優(yōu)選質(zhì)量之比為0. 5 1. 5 7. 7。球磨攪拌的轉(zhuǎn)速均為每分鐘300-800轉(zhuǎn)，持續(xù)時(shí)間為180-1500分鐘。上述制備方法中的攪拌也可以采用其他攪拌器進(jìn)行攪拌方式，比如渦輪式攪拌器，軸流式攪拌器。由于行星式球磨機(jī)是獲取納米級(jí)物質(zhì)非常理想的設(shè)備，因此本發(fā)明優(yōu)選的攪拌方式為在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行的球磨攪拌。下面將詳細(xì)介紹本發(fā)明中的具體實(shí)施例。實(shí)施例1將Ig納米二氧化鈦粉體與0. 5g的乙醇和0. 2g的醋酸相混合，放置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為500轉(zhuǎn)每分鐘，研磨20分鐘后，加入質(zhì)量為3g的松油醇和質(zhì)量為3g 的乙醇，繼續(xù)研磨60分鐘。最后加入質(zhì)量為0. 5g的乙基纖維素和質(zhì)量為1. 5g的乙醇，繼續(xù)研磨360分鐘，即可獲得小量可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料。實(shí)施例2將IOOOg納米二氧化鈦粉體與500g的乙醇及500g的醋酸相混合，放置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為800轉(zhuǎn)每分鐘，研磨300分鐘后，加入質(zhì)量為3000g的松油醇與質(zhì)量為3000g的乙醇，繼續(xù)研磨1800分鐘。最后加入質(zhì)量為500的乙基纖維素與質(zhì)量為 1500g的乙醇，研磨1500分鐘，即可獲得大量可應(yīng)用于中試的染料敏化太陽(yáng)能電池絲專用網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料。實(shí)施例3將1. 2g納米二氧化鈦粉體與0. 4g的乙醇和0. 24g的醋酸相混合，放置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為400轉(zhuǎn)每分鐘，研磨60分鐘后，加入質(zhì)量為3. 6g的松油醇和質(zhì)量為2. 4g的乙醇，繼續(xù)研磨240分鐘。最后加入質(zhì)量為0. 6g的乙基纖維素和質(zhì)量為1. 2g 的乙醇，繼續(xù)研磨180分鐘，即可獲得小量可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料。實(shí)施例4將0. Sg納米二氧化鈦粉體與0. 6g的乙醇和0. 16g的醋酸相混合，放置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為300轉(zhuǎn)每分鐘，研磨10分鐘后，加入質(zhì)量為2. 4g的松油醇和質(zhì)量為3. 6g的乙醇，繼續(xù)研磨100分鐘。最后加入質(zhì)量為0. 4g的乙基纖維素和質(zhì)量為1. Sg 的乙醇，繼續(xù)研磨400分鐘，即可獲得小量可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料。上述實(shí)施例1和實(shí)施例2采用原料的優(yōu)選質(zhì)量之比，所制備的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料較優(yōu)，漿料分布均勻，重復(fù)性能好，由該漿料制備的納米晶二氧化鈦薄膜微觀結(jié)構(gòu)無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象，易于光線的吸收。實(shí)施例3和實(shí)施例4采用原料其他可行的質(zhì)量之比，所制備的染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷二氧化鈦漿料也是可用的。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)混合并攪拌二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸，得到初次混合液；2)混合并攪拌松油醇、乙醇和所述初次混合液，得到二次混合液；3)混合并攪拌乙基纖維素、乙醇和所述二次混合液，得到染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中所述二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸的質(zhì)量之比為0.8-1. 2 0.4-0.6 0. 16-0. 24 ；所述步驟幻中所述松油醇、乙醇和初次混合液的質(zhì)量之比為 2. 4-3. 6 2. 4-3. 6 1. 36-2. 04 ；所述步驟幻中所述乙基纖維素、乙醇和二次混合液的質(zhì)量之比為 0. 4-0. 6 1. 2-1. 8 6. 16-9. 24。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中所述二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸的質(zhì)量之比為1 0.5 0.2;所述步驟幻中所述松油醇、乙醇和初次混合液的質(zhì)量之比為3 3 1.7；所述步驟幻中所述乙基纖維素、乙醇和二次混合液的質(zhì)量之比為0.5 1.5 7.7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)、步驟2) 和步驟幻中所述攪拌均為在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行的球磨攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌的轉(zhuǎn)速均為每分鐘300-800轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌的時(shí)間分別為10-300分鐘、60-1800分鐘和180-1500分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)、步驟幻和步驟幻中所述球磨攪拌均在常溫下進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化鈦粉體為下述物質(zhì)中的一種或多種二氧化鈦納米顆粒、二氧化鈦納米棒、二氧化鈦納米花、二氧化鈦納米帶、 二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管。
9.一種染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟常溫下，將質(zhì)量為1份的納米二氧化鈦粉體與質(zhì)量為0. 5份的乙醇和質(zhì)量為0. 2份的醋酸混合，置于行星式球磨機(jī)當(dāng)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為300至800轉(zhuǎn)每分鐘，在球磨攪拌10至300分鐘；加入質(zhì)量為3份的松油醇和質(zhì)量為3份的乙醇，繼續(xù)球磨攪拌60至1800分鐘；加入質(zhì)量為0. 5份的乙基纖維素與質(zhì)量為1. 5份的乙醇，繼續(xù)球磨攪拌180至1500分鐘，得到染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化鈦粉體為下述物質(zhì)中的一種或多種二氧化鈦納米顆粒、二氧化鈦納米棒、二氧化鈦納米花、二氧化鈦納米帶、 二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米管。
全文摘要
本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池專用絲網(wǎng)印刷漿料的制備方法，包括以下步驟1)混合并攪拌二氧化鈦粉體、乙醇和醋酸，得到初次混合液；2)混合并攪拌松油醇、乙醇和所述初次混合液，得到二次混合液；3)混合并攪拌乙基纖維素、乙醇和所述二次混合液，得到染料敏化太陽(yáng)能電池絲網(wǎng)印刷漿料。實(shí)施本發(fā)明所述的制備方法，具有以下有益效果根據(jù)該制備方法獲得的漿料分布均勻，重復(fù)性能好；同時(shí)，該制備方法避免了低溫減壓蒸餾的過(guò)程，所涉及的儀器便宜且易操作，步驟簡(jiǎn)單而不繁瑣，因此易于放大量產(chǎn)，具有工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)H01M14/00GK102280271SQ201010564588
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者呂琳, 楊洪興, 汪遠(yuǎn)昊 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)