無鉛玻璃粉、無鉛玻璃粉漿料、大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種無鉛玻璃粉、無鉛玻璃粉漿料、大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法和應用，無鉛玻璃粉，包括以下組分：SiO2?10~20％、B2O3??5~15％、Bi2O3?40~70％、ZnO?1~10％、Ai2O3?1~10％、Na2O?0.5~5％、BaO?1~5％和CaO?2~7％。無鉛玻璃粉漿料，包括以下組分：所述無鉛玻璃粉70~80％、有機載體15~25％和添加劑1~5％。本發明專利技術形成的致密玻璃體耐腐蝕保護層，可提高導電銀柵的耐腐蝕性，并且通過FTO導電玻璃四周的玻璃粉體將光陽極和對電極封接起來，通過整面印刷的方式，減少了孔洞的數量，簡化封裝工藝，可減慢電解液的泄漏，提高電池的壽命。

Lead free glass powder, lead-free glass powder slurry, large area dye-sensitized solar cell and preparation method and application thereof

The invention discloses a lead-free glass powder, lead-free glass powder slurry, large area dye-sensitized solar cell and a preparation method and application of lead-free glass powder, which comprises the following components: SiO2 10~20%, B2O3 5~15%, Bi2O3 40~70%, ZnO 1~10%, Ai2O3 1~10%, Na2O ~5%, BaO 0.5 1~5% and CaO 2~7%. The lead-free glass powder slurry comprises the following components: the lead-free glass powder 70~80%, the organic carrier 15~25% and the additive 1~5%. Dense vitreous body formed by the invention can improve the corrosion protection layer, conductive silver gate corrosion resistance, and through the glass powder FTO conductive glass around the light and the anode electrode sealing up, through the whole printing mode, reducing the number of holes, to simplify the packaging process, can slow down the leakage of electrolyte. Improve the battery life.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種無鉛玻璃粉、無鉛玻璃粉漿料、大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法和應用，屬于太陽能電池

技術介紹
目前，世界上能源緊張，太陽能電池作為一種永不枯竭的能源倍受關注，隨著市場需求的發展，太陽能電池的應用領域不斷發展。染料敏化太陽能電池被評為第三代太陽能電池，染料敏化太陽能電池主要由導電基體、半導體電極、染料敏化劑、電解質溶液和對電極組成，是一類有機無機復合型光電化學太陽電池，隨著制備染料敏化太陽能電池面積的增加，對封裝技術的要求也進一步提高，一般封裝技術使用的封裝樹脂容易受到電解質等因素的影響發生氧化而減短染料敏化太陽能電池的使用壽命。現有的大面積染料敏化太陽能電池的封裝工藝為：將商用熱熔膠Surlyn，裁剪成能包含光陽極大小的方框形狀，再用層壓機真空熱壓使光陽極與對電極形成四周密封的腔體，通過對電極的每個腔體預留一個孔洞，再采用真空灌裝，將電解液充滿光陽極與對電極所形成的四周密封的腔體中，再將孔洞密封，得到大面積染料敏化太陽能電池。現有封裝工藝復雜，電池腔體越多需要的孔洞越多，電解液越容易泄漏，且封裝材料容易被電解液腐蝕發生氧化而影響電池壽命。現有的無鉛玻璃粉制備工藝存在軟化溫度高、熔化溫度高、成分原料復雜、玻璃粉粒徑大等問題，以及制備的玻璃粉漿料存在放置后易沉淀等問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種不易發生氧化，玻璃粉粒度超細，穩定性好，適用于染料敏化太陽能電池封裝的無鉛玻璃粉；進一步地，提供一種無鉛玻璃粉的制備方法，該法制備的玻璃粉軟化溫度低，熔融溫度低，節能減排，制得的無鉛玻璃粉粒度細，穩定性好；更進一步地，提供一種無鉛玻璃粉在大面積染料敏化太陽能電池中的應用，使大面積染料敏化太陽能電池的使用壽命大大延長；更進一步地，提供一種無鉛玻璃粉漿料，該漿料由無鉛玻璃粉制得，制得的無鉛玻璃粉漿料有效的防止了粉體的團聚沉淀問題，漿料分散性好、粒度均勻，且具有適用于點膠法或印刷法的粘稠度，漿料有良好的流變性能，其添加的有機物無毒，易揮發去除，環保性好；更進一步地，提供一種無鉛玻璃粉漿料的制備方法，該法工藝簡單，漿料易于分散，漿料放置后也不易沉淀；更進一步地，提供一種無鉛玻璃粉漿料在大面積染料敏化太陽能電池中的應用，使大面積染料敏化太陽能電池的使用壽命大大延長；更進一步地，提供一種大面積染料敏化太陽能電池，該電池電解液不易泄漏，封裝材料耐腐蝕性好，使用壽命長；更進一步地，提供一種大面積染料敏化太陽能電池的制備方法，焙燒可形成致密玻璃體耐腐蝕保護層，提高導電銀柵的耐腐蝕性，并且通過導電基體四周的玻璃粉體將光陽極和對電極封接起來，通過整面印刷的方式，減少了孔洞的數量，簡化了封裝工藝，可減慢電解液的泄漏，提高電池的壽命。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：無鉛玻璃粉，包括以下組分：SiO210～20％、B2O35～15％、Bi2O340～70％、ZnO1～10％、Ai2O31～10％、Na2O0.5～5％、BaO1～5％和CaO2～7％。所述無鉛玻璃粉的軟化點為425～480℃，線膨脹系數為75～95×10-7/℃無鉛玻璃粉的制備方法，包括以下步驟：S01，按重量百分比稱取無鉛玻璃粉各組分，配制混合料；S02，將混合料加熱熔煉呈玻璃液；S03，將熔制好的玻璃液攪拌均勻后水淬；S04，烘干水淬后的玻璃料；S05，將烘干后的玻璃料粉碎成粉末；S06，過篩，玻璃粉粒徑為在5μm以下的超細玻璃粉。S02中，將混合料放入剛玉坩堝中，再放在電爐內加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1000～1500℃，保溫10～30min。S05中的粉碎方法為采用行星球磨法。無鉛玻璃粉漿料，包括以下組分：所述無鉛玻璃粉70～80％、有機載體15～25％和添加劑1～5％。所述有機載體包括乙基纖維素和松油醇，所述添加劑包括TiO2粉體。無鉛玻璃粉漿料的制備方法，包括以下步驟：S1，使用無水乙醇配置出適合百分濃度的乙基纖維素溶液；S2，燒杯中加入適量無鉛玻璃粉，再加無水乙醇，使用超聲細胞粉碎機超聲混合均勻；S3，燒杯中再加入松油醇、乙基纖維素溶液和TiO2粉體，放入磁子，使用磁力攪拌器和超聲細胞粉碎機攪拌均勻；S4，使用旋轉蒸發儀旋蒸S3的混合液，制得無鉛玻璃粉漿料。大面積染料敏化太陽能電池，包括相對應的光陽極導電基體和對電極導電基體，所述對電極導電基體上鉆有兩個封裝孔，所述光陽極導電基體和對電極導電基體的相對面上相對應地印制有若干導電銀柵；所述光陽極導電基體與對電極導電基體相對面的四周一圈印刷有玻璃體保護層，以及光陽極導電基體和對電極導電基體的導電銀柵上均印刷有所述玻璃體保護層，且其線條寬度比導電銀柵線條寬1～3mm；位于四周的一圈玻璃體保護層將光陽極導電基體和對電極導電基體內部圍成一個空腔；空腔內的光陽極導電基體的內表面印制有二氧化鈦薄膜層，空腔內的對電極導電基體的內表面印制有鉑催化層，所述二氧化鈦薄膜層和鉑催化層之間填充有電解液。位于四周的所述玻璃體保護層設置有若干圈，若干圈玻璃體保護層呈交互式分別連于所述光陽極導電基體和對電極導電基體上。大面積染料敏化太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：S001，在大面積染料敏化太陽能電池的對電極導電基底上鉆兩個封裝孔，以使染料敏化太陽能電池進行染料吸附和電解質的灌注；S002，在光陽極導電基底和對電極導電基體上通過絲網印刷印制導電銀柵，導電銀柵形狀為設計的幾何圖形，然后在馬弗爐中進行熱處理，從室溫經1～1.5h時間升到450～500℃，并保持溫度15～30min，再自然緩慢降至室溫；S003，通過絲網印刷在導電銀柵上印刷上述無鉛玻璃粉漿料，使無鉛玻璃粉漿料的形狀除覆蓋導電基底四周外，其他位置和導電銀柵的幾何圖形一樣，且線條寬度比導電銀柵線條寬1～3mm，然后在馬弗爐中進行熱處理，從室溫經2～3h時間升到450～500℃，并保持溫度15～30min，再自然緩慢降至室溫；S004，在光陽極導電基底上進行二氧化鈦薄膜層制作，通過絲網印刷把二氧化鈦薄膜層整面印到光陽極導電基底上，印刷范圍預留出四周封裝用尺寸，然后進行熱處理，從室溫經1～1.5h升到450～500℃，并保持溫度15～30min，再自然緩慢降至室溫，得到光陽極；S005，在對電極導電基底上進行鉑催化層制作，通過絲網印刷把鉑漿料整面印到對電極導電基底上，然后進行熱處理，從室溫經1～1.5h升到300～450℃，并保持溫度15～30min，再自然緩慢降至室溫，得到對電極；S006，將步驟S004、S005得到的光陽極和對電極進行圖形對位，然后進行燒結熱處理，從室溫經2～3h升到450～500℃，并保持溫度20～40min，自然緩慢降至室溫，得到半成品電池；S007，封裝完畢后，使用真空吸盤注射器通過半成品電池的封裝孔進行染料吸附18～24h；S008，使用真空吸盤注射器通過半成品電池的封裝孔進行電解質灌注；S009，通過紫外固化膠對封裝孔進行封裝，得到封裝好的大面積染料敏化太陽能電池。無鉛玻璃粉或無鉛玻璃粉漿料在大面積染料敏化太陽能電池中的應用。本專利技術的大面積染料敏化太陽能電池，以點膠或印刷的方式將此無鉛玻璃粉漿料覆蓋住光陽極及對電極的導電銀柵，然后在450℃-500℃下焙燒，形成玻璃體保護層，以及在光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無鉛玻璃粉，其特征在于：包括以下組分：SiO2?10～20％、B2O3?5～15％、Bi2O3?40～70％、ZnO?1～10％、Ai2O3?1～10％、Na2O?0.5～5％、BaO?1～5％和CaO?2～7％。

【技術特征摘要】
1.無鉛玻璃粉，其特征在于：包括以下組分：SiO210～20％、B2O35～15％、Bi2O340～70％、ZnO1～10％、Ai2O31～10％、Na2O0.5～5％、BaO1～5％和CaO2～7％。2.根據權利要求1所述的無鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S01，按重量百分比稱取無鉛玻璃粉各組分，配制混合料；S02，將混合料加熱熔煉呈玻璃液；S03，將熔制好的玻璃液攪拌均勻后水淬；S04，烘干水淬后的玻璃料；S05，將烘干后的玻璃料粉碎成粉末；S06，過篩，玻璃粉粒徑為在5μm以下的超細玻璃粉。3.根據權利要求2所述的無鉛玻璃粉的制備方法，其特征在于：S02中，將混合料放入剛玉坩堝中，再放在電爐內加熱熔煉，加熱熔煉溫度為1000～1500℃，保溫10～30min。4.根據權利要求1所述的無鉛玻璃粉制備的無鉛玻璃粉漿料，其特征在于：包括以下組分：所述無鉛玻璃粉70～80％、有機載體15～25％和添加劑1～5％。5.根據權利要求4所述的無鉛玻璃粉漿料，其特征在于：所述有機載體包括乙基纖維素和松油醇，所述添加劑包括TiO2粉體。6.根據權利要求5所述的無鉛玻璃粉漿料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S1，使用無水乙醇配置出適合百分濃度的乙基纖維素溶液；S2，燒杯中加入適量無鉛玻璃粉，再加無水乙醇，使用超聲細胞粉碎機超聲混合均勻；S3，燒杯中再加入松油醇、乙基纖維素溶液和TiO2粉體，放入磁子，使用磁力攪拌器和超聲細胞粉碎機攪拌均勻；S4，使用旋轉蒸發儀旋蒸S3的混合液，制得無鉛玻璃粉漿料。7.根據權利要求5所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于：包括相對應的光陽極導電基體(101)和對電極導電基體(108)，所述對電極導電基體(108)上鉆有兩個封裝孔，所述光陽極導電基體(101)和對電極導電基體(108)的相對面上相對應地印制有若干導電銀柵(102)；所述光陽極導電基體(101)與對電極導電基體(108)相對面的四周一圈印刷有玻璃體保護層(103,105)，以及光陽極導電基體(101)和對電極導電基體(108)的導電銀柵(102)上均印刷有所述玻璃體保護層(103,105)，且其線條寬度比導電銀柵(102)線條寬1～3mm；位于四周的一圈玻璃體保護層(103,105)將光陽極導電基體(101)和對電極導電基體(108)內部圍成一個空腔；空腔內的光陽極導電基體(101)的內表面印制有二氧化鈦薄膜層(104)，空腔內的對電極導電基體(108)的內表面印制有鉑催化層(106)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜文召，文貴華，劉建國，吳聰萍，鄒志剛，
申請(專利權)人：南京大學昆山創新研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32