一種用于3d打印成型的鈣鈦礦光伏復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于3D打印制造材料領(lǐng)域，具體設(shè)及巧鐵礦光伏材料，該巧鐵礦光伏復(fù)合 材料可通過(guò)3的T印制造技術(shù)制備光伏膜。進(jìn)一步設(shè)及巧鐵礦光伏復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池材料經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，已經(jīng)有很多不同的類型。主要包括單晶/多 晶娃、神化嫁、蹄化儒、銅銅嫁砸、染料敏化等。目前只有單晶/多晶娃太陽(yáng)電池得到了廣泛 應(yīng)用，其他類型的太陽(yáng)能電池因原材料稀少、有毒、效率低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中 受到限制。但單晶/多晶娃太陽(yáng)電池生產(chǎn)成本高，尋找新型的太陽(yáng)能電池仍是目前研究的 熱點(diǎn)。
[0003] 巧鐵礦材料從2009年首次應(yīng)用在太陽(yáng)電池中至今不到5年時(shí)間能量轉(zhuǎn)換效率從 3.8%增加到了 15.9%，效率已經(jīng)接近娃基太陽(yáng)電池，生產(chǎn)成本卻遠(yuǎn)低于娃基太陽(yáng)電池，所 W巧鐵礦太陽(yáng)電池成為可大規(guī)模應(yīng)用的太陽(yáng)電池。
[0004] 但目前巧鐵礦在光伏中的應(yīng)用方式還是基于傳統(tǒng)涂膜工藝。如中國(guó)發(fā)明專利 CN103872248A公開的一種巧鐵礦薄膜光伏電池的制備方法，將配置好的巧鐵溶液旋涂在所 準(zhǔn)備的透明導(dǎo)電襯底上，形成0.5到2微米厚的巧鐵礦吸光層，然后在100攝氏度下退火； 中國(guó)發(fā)明專利CN104134711A公開了一種巧鐵礦太陽(yáng)能電池及其溶液法制備方法，該巧鐵礦 太陽(yáng)能電池電子傳輸層、巧鐵礦材料吸光層和空穴傳輸層均可在低溫(200°CW下）的空氣 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)溶液法制備；中國(guó)發(fā)明專利CN104183697A公開了一種巧鐵礦結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池 及其制備方法，將配制好的巧鐵礦前驅(qū)體溶液旋涂在阻擋層上，然后在加熱板上退火處理。
[0005] 通過(guò)溶液涂布，薄膜的精度不但受到限制，而且由于巧鐵礦對(duì)水分敏感，采用溶液 法制備巧鐵結(jié)構(gòu)材料W及涂敷使用時(shí)造成巧鐵礦太陽(yáng)電池效率下降。為了獲得效率較高的 巧鐵礦太陽(yáng)電池，往往需要500°C高溫制備燒結(jié)，而在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。
[0006] 3D打印技術(shù)是一種通過(guò)逐層增加堆積材料來(lái)生成=維實(shí)體的快速增材制造技術(shù)， 使產(chǎn)品制造更智能化，更精準(zhǔn)，更高效。3的T印技術(shù)可將各種粉末狀材料通過(guò)堆積粘接準(zhǔn)確 成型，因此，將3D打印用于巧鐵礦的成型可W有效解決巧鐵礦成膜時(shí)因?yàn)槿芤涸斐傻霓D(zhuǎn)化 效率損失。但現(xiàn)有巧鐵礦材料用于3的T印成型時(shí)，其粉末的粘接性、粉末粒徑、粒度分布、球 形度、流動(dòng)性均存在缺陷，難W直接通過(guò)3的T印成型巧鐵礦薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)目前巧鐵礦材料用于3D打印成型時(shí)，其粉末的粘接性、粉末粒徑、粒度分布、 球形度、流動(dòng)性存在的缺陷，本發(fā)明提出一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料。該巧 鐵礦光伏復(fù)合材料是W面化鉛、面化甲胺、氧化巧、氧化銅、氧化鐵、=氧化二祕(mì)為主要原料 研磨而成，并在表面包覆一層膠體，用于3D打印時(shí)具有良好的流動(dòng)性，在80-90°C的熱環(huán)境 中具有粘接性，可通過(guò)3D打印快速成型巧鐵礦薄膜，用于光伏電池的光吸收層，有效避免了 巧鐵礦對(duì)水分、氧敏感造成的電池效率下降。
[0008] 一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，其特征是:該巧鐵礦光伏復(fù)合材料含有 雜化巧鐵礦和膠體材料，膠體通過(guò)研磨包覆在雜化巧鐵礦表面； 其中所述的雜化巧鐵礦為ABX3型晶體結(jié)構(gòu)的雜化巧鐵礦； 所述的膠體材料為阿拉伯膠、藻蛋白酸鋼、骨粉、明膠、干酪素中的一種，為干粉狀，含 水量小于0.2%。
[0009] 所述的雜化巧鐵礦是由面化鉛、面化甲胺、氧化巧、氧化銅、氧化鐵、=氧化二祕(mì)為 原料按照質(zhì)量比5-6:4-6:0.5-1:0.5-0.8:0.5-0.6:0.2-0.4配制研磨而成； 所述的面化鉛為化Cl2、化化2或化12; 所述的面化甲胺為C出畑3l或C出畑3化。
[0010] -種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料的制備方法，其特征是：制備步驟如 下： 1) 將面化鉛、面化甲胺、氧化巧、氧化銅、氧化鐵、S氧化二祕(mì)按照質(zhì)量5-6:4-6:0.5-1: 0.5-0.8:0.5-0.6:0.2-0.4混合送入研磨機(jī)，與絡(luò)合劑充分研磨15-25min; 2) 將步驟1)研磨得到的物料在200-250°C條件下加熱蒸干燃燒成粉末； 3) 將步驟2)得到的粉末與膠體W質(zhì)量比20-25:1混合送入膠體研磨機(jī)，在液氮冷卻條 件下研磨使粉末表面包覆一層膠體，通過(guò)研磨分散形成由膠體包覆的納米級(jí)鐵礦光伏復(fù)合 材料，平均粒徑1 Onm。
[0011] 上述制備方法步驟1)所述的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸、巧樣酸中的一種，用量為被 研磨料面化鉛、面化甲胺、氧化巧、氧化銅、氧化鐵、=氧化二祕(mì)總質(zhì)量的2-3%。
[0012] 該鐵礦光伏復(fù)合材料為納米級(jí)粉末，用于3D打印時(shí)具有良好的流動(dòng)性，在80-90°C 的熱環(huán)境中表面包覆的膠體具有粘接性，可通過(guò)3D打印快速成型巧鐵礦薄膜，用于光伏電 池的光吸收層。
[0013] 本發(fā)明一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，該巧鐵礦光伏復(fù)合材料含有 雜化巧鐵礦和膠體材料，通過(guò)對(duì)巧鐵礦的復(fù)合雜化和膠體包覆，不但使巧鐵礦晶體對(duì)可見(jiàn) 光吸收性增強(qiáng)，而且對(duì)太陽(yáng)光中的紅外光也具有吸收性，特別是通過(guò)膠體研磨包覆的巧鐵 礦光伏復(fù)合材料其粉末的粘接性增強(qiáng)、粉末粒徑達(dá)到lOnm、粒度分布窄、球形度好、霍爾流 速達(dá)5-10s/50g，在80-90°C的熱環(huán)境中具有粘接性，可通過(guò)3D打印快速成型巧鐵礦薄膜，用 于光伏電池的光吸收層。形成的薄膜層薄至l〇〇-3(K)nm，在真空條件下，蒸鍛IOOnm侶電極得 到的電池，電池效率大于15%。將巧鐵礦改造為可通過(guò)3D打印成型的微細(xì)粉末，有效避免了 巧鐵礦對(duì)水分、氧敏感造成的電池效率下降。
[0014] 本發(fā)明一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的 特點(diǎn)和優(yōu)異的效果在于： 1、本發(fā)明一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，含有雜化巧鐵礦和膠體材料， 通過(guò)對(duì)巧鐵礦的復(fù)合雜化和膠體包覆，不但使巧鐵礦晶體對(duì)可見(jiàn)光吸收性增強(qiáng)，而且對(duì)太 陽(yáng)光中的紅外光也具有吸收性，電池效率大于15%。
[0015] 2、本發(fā)明一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料，通過(guò)膠體研磨包覆的巧鐵 礦光伏復(fù)合材料其粉末的粘接性增強(qiáng)、粉末粒徑細(xì)小、粒度分布窄、球形度好、流動(dòng)性好，在 80-90°C的熱環(huán)境中具有粘接性，可通過(guò)3D打印快速成型巧鐵礦薄膜，用于光伏電池的光吸 收層，且形成的薄膜層薄至100-300nm。
[0016] 3、本發(fā)明一種用于3D打印成型的巧鐵礦光伏復(fù)合材料的制備方法，無(wú)需高溫?zé)Y(jié) 和溶液反應(yīng)，簡(jiǎn)化了巧鐵礦光伏材料的制備流程，提高了材料的光吸收性和可3D打印加工 性，有效避免了巧鐵礦對(duì)水分、氧敏感造成的電池效率下降，適合于批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] W下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范 圍僅限于W下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí) 和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[001引實(shí)施例1 1) 將面化鉛、面化甲胺、氧化巧、氧化銅、氧化鐵、=氧化二祕(mì)按照質(zhì)量5:4:1:0.5:0.5: 0.2混合送入研磨機(jī)，與絡(luò)合劑乙二胺四乙酸充分研磨15min，絡(luò)合劑用量為被研磨料面化 鉛、面