一种导电性封装材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种导电性封装材料及其制备方法，它可以提供一种既能起到封装作用又具有良好导电性能的染料敏化太阳能电池的封装材料。技术方案是，一种具有导电性封装材料，由以下重量百分含量的组分组成：无铅玻璃粉20-40%；金属导电粉25-50%；有机树脂2-10%；有机溶剂20-45%。该导电性封装材料，采用无铅玻璃粉，封装温度低，实现了染料敏化太阳能电池的无铅化，具有较好的化学稳定性、流动性、封装气密性、导电性，而且制备工艺简单，便于操作；应用于染料敏化太阳能电池的封装，导电性能较好，耐电解液的腐蚀，封装效果良好。

权利要求

1.一种导电性封装材料，其特征在于由以下重量百分含量的组分组成：无铅玻璃粉

20-40%；金属导电粉25-50%；有机树脂2-10%；有机溶剂20-45%；

所述无铅玻璃粉为无铅磷酸盐封装玻璃粉，其组分的质量百分比为：P2O5 30-50%，Al2O3

20-40%，ZO2 0-10%，R2O 10-30%，MO 0-10%，其中Z为Si、Ti、Zr中的一种或几种；R为Li、Na、K中的一种或几种；M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一种或几种；

所述无铅玻璃粉的封装温度为450-550℃。

2.根据权利要求1所述的导电性封装材料，其特征在于：所述金属导电粉由Ti、Al、Ni中的一种或几种导电粉组成。

3.根据权利要求2所述的导电性封装材料，其特征在于：所述金属导电粉由球形粉和片状粉组成，所述球形粉粒径500nm-10um，所述片状粉占金属导电粉的重量百分含量为

0-10%。

4.根据权利要求1所述的导电性封装材料，其特征在于：所述有机树脂包括乙基纤维素、醋丁纤维素中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的导电性封装材料，其特征在于：所述有机溶剂采用松油醇、乙酰丙酮、丙二醇、丁醚、邻苯二甲酸二乙酯中的一种或几种。

6.一种权利要求1所述的导电性封装材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）配置混合料：按照权利要求1所述的配方配置，并进行精确称量，混合后加入易挥发溶剂超声分散，使混合料充分混合均匀；所述易挥发溶剂为乙醇、丙醇、乙酸乙酯；

（2）混合均匀的混合料加入旋蒸瓶内，旋转蒸发浓缩，把步骤（1）中加入的溶剂蒸发掉；

（3）将旋转蒸发浓缩的混合料在研磨机上研磨分散均匀，制得导电性封装材料。

说明书

一种导电性封装材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于染料敏化太阳能电池封装领域，具体地说，涉及一种低熔点无铅导电性封装材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 染料敏化太阳能电池是新一代的太阳能电池，相对于传统的半导体太阳能电池，其制备工艺简单、不需要高洁净度的环境、成本低、透光性好、有良好的弱光性发电性能，具有很好的大规模应用前景。

[0003] 由于染料敏化太阳能电池采用光阳极—电解液—对电极的三明治结构，光阳极是在导电玻璃上刷了二氧化钛膜制备，对电极是在导电玻璃上刷了铂膜，电解液是具有高挥发性高氧化性的液体。电池想要稳定的光电转化效率和长时间的使用寿命，就必须防止导电玻璃中电解液的挥发泄露。因此封装问题成为大面积染料敏化太阳能电池应用的重要影响因素，而电解液自身所具有的高挥发性高腐蚀性及电池的不同工作环境，使适合的封装材料成为一个关键性问题。

[0004] 为了将染料敏化太阳能电池产生的光生电流引出，需要在导电玻璃上涂膜导电银浆。但是导电银浆极易被液态电解液腐蚀，需要把银浆保护起来，不仅制备工艺复杂而且减小了电池的有效面积，增加了成本。这就需要我们制备一种能起到封装作用又有良好导电性能的封装材料。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种导电性封装材料及其制备方法，它可以弥补缺少一种既能起到封装作用又具有良好导电性能的染料敏化太阳能电池的封装材料的不足。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，

[0007] 一种导电性封装材料，由以下重量百分含量的组分组成：无铅玻璃粉20-40%；金属导电粉25-50%；有机树脂2-10%；有机溶剂20-45%。

[0008] 进一步地，所述无铅玻璃粉为无铅磷酸盐封装玻璃粉，其组分的质量百分比为：P2O5 30-50%，Al2O3 20-40%，ZO2 0-10%，R2O 10-30%，MO 0-10%，其中Z为Si、Ti、Zr中的一种或几种；R为Li、Na、K中的一种或几种；M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一种或几种。 [0009] 更进一步地，所述无铅玻璃粉的封装温度为450-550℃。该封装玻璃粉的封装温度较低，其化学稳定性好。

[0010] 本发明所述的导电性封装材料，通过采用无机材料无铅玻璃粉配合金属导电粉，既能起到封装作用，又能起到导电作用；由于铅有毒性，而且含铅的耐腐蚀性差，染料敏化太阳能电池本身要求无毒、无污染、环保绿色，要求无铅化，采用无铅玻璃粉，使得制得的封装材料耐腐蚀性好，而且无毒性；本发明提出了一种全新的理念，该浆料化学稳定性良好、低温、耐腐蚀且具有导电作用。

[0011] 进一步地，所述金属导电粉由Ti、Al、Ni中的一种或几种导电粉组成。 [0012] 再进一步地，所述金属导电粉由具有一定颗粒大小的球形粉和片状粉组成，所述球形粉粒径500nm-10um，所述片状粉占金属导电粉的重量百分含量为0-10%。 [0013] 通过一定比例的球形粉和片状粉搭配的金属导电粉，可以有效调节烧结过程中形成合金速率，有效改善了扩散层的均匀性，提高了导电性能；所选取的金属粉烧结后都不易被液态电解质腐蚀。

[0014] 进一步地，所述有机树脂包括乙基纤维素、醋丁纤维素中的一种或两种。 [0015] 进一步地，所述有机溶剂采用松油醇、乙酰丙酮、丙二醇、丁醚、邻苯二甲酸二乙酯中的一种或几种。

[0016] 本发明选取的有机树脂和有机溶剂，提高了浆料的保存时间，改善了浆料的粘度和流动性。

[0017] 一种导电性封装材料的制备方法，包括如下步骤：

[0018] （1）配置混合料：按照如下配方配置，无铅玻璃粉20-40%；金属导电粉25-50%；有机树脂2-10%；有机溶剂20-45%，并进行精确称量，混合后加入易挥发溶剂超声分散，使混合料充分混合均匀；所述易挥发溶剂为乙醇、丙醇、乙酸乙酯；

[0019] （2）混合均匀的混合料加入旋蒸瓶内，旋转蒸发浓缩，把步骤（1）中加入的溶剂蒸发掉；

[0020] （3）将旋转蒸发浓缩的混合料在研磨机上研磨分散均匀，制得导电性封装材料。

[0021] 所述步骤（1）中加入的易挥发溶剂的质量为混合料的3-5倍。通常加入的量能浸没所述混合料。易挥发溶剂主要是为了把所有物料混合在一起，然后超声分散。 [0022] 本发明采用的研磨机为三辊研磨机，三辊研磨机是高粘度物料最有效的研磨、分散设备。主要用于各种油漆、油墨、颜料、塑料、化妆品、肥皂、陶瓷、橡胶等液体浆料及膏状物料的研磨，能使物料的研磨细度达到15μm左右。

[0023] 本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

[0024] 该导电性封装材料，采用无铅玻璃粉，封装温度低，实现了染料敏化太阳能电池的无铅化，具有较好的化学稳定性、流动性、封装气密性、导电性，而且制备工艺简单，便于操作；应用于染料敏化太阳能电池的封装，导电性能较好，耐电解液的腐蚀，封装效果良好。

具体实施方式

[0025] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0026] 本发明针对现有染料敏化太阳能电池的封装材料不能同时满足封装性能和导电性能要求的缺陷，而提供一种导电性封装材料，该导电性封装材料的生产工艺简单便捷，按质量百分比将无铅玻璃粉20-40%、金属导电粉25-50%、有机树脂2-10%、有机溶剂20-45%，进行精确称量，混合后加入乙醇超声分散，使混合料充分混合均匀，进行旋转蒸发浓缩，在三辊球磨机上研磨分散均匀。具体的，通过如下的实施例进一步验证本发明的导电性封装材料的性能。

[0027] 表1是按质量百分比将无铅玻璃粉30%、金属导电铝粉35%、乙基纤维素3%、松油醇32%，进行精确称量，混合后加入乙醇超声分散，使混合料充分混合均匀，进行旋转蒸发浓缩，在三辊球磨机上研磨分散均匀。改变封装温度，进行性能测试。

[0028]

[0029] 表1

[0030] 其中用到的玻璃粉的重量百分比配方为：P2O5 43% ，Al2O3 25%，K2O 16%，Na2O 10%，SiO2 4%，TiO2 0.8%，ZnO 1%，CaO 0.2%。

[0031] 表2是按质量百分比，分别将不同的金属导电粉Ti、Al、Ni，组分含量为35%，与玻璃粉30%、乙基纤维素3%、松油醇32%，进行精确称量，混合后加入乙醇超声分散，使混合料充分混合均匀，进行旋转蒸发浓缩，在三辊球磨机上研磨分散均匀。

[0032]

[0033] 表2

[0034] 按表3质量百分比将无铅玻璃粉、金属导电粉铝粉、乙基纤维素、松油醇，进行精确称量，混合后加入乙醇超声分散，进行旋转蒸发浓缩，在三辊球磨机上研磨分散均匀。

[0035]