无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用，无铅玻璃粉，包括以下组分：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％。无铅玻璃粉浆料，包括以下组分：所述无铅玻璃粉70~80％、有机载体15~25％和添加剂1~5％。本发明专利技术形成的致密玻璃体耐腐蚀保护层，可提高导电银栅的耐腐蚀性，并且通过FTO导电玻璃四周的玻璃粉体将光阳极和对电极封接起来，通过整面印刷的方式，减少了孔洞的数量，简化封装工艺，可减慢电解液的泄漏，提高电池的寿命。

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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用，属于太阳能电池

技术介绍
目前，世界上能源紧张，太阳能电池作为一种永不枯竭的能源倍受关注，随着市场需求的发展，太阳能电池的应用领域不断发展。染料敏化太阳能电池被评为第三代太阳能电池，染料敏化太阳能电池主要由导电基体、半导体电极、染料敏化剂、电解质溶液和对电极组成，是一类有机无机复合型光电化学太阳电池，随着制备染料敏化太阳能电池面积的增加，对封装技术的要求也进一步提高，一般封装技术使用的封装树脂容易受到电解质等因素的影响发生氧化而减短染料敏化太阳能电池的使用寿命。现有的大面积染料敏化太阳能电池的封装工艺为：将商用热熔胶Surlyn，裁剪成能包含光阳极大小的方框形状，再用层压机真空热压使光阳极与对电极形成四周密封的腔体，通过对电极的每个腔体预留一个孔洞，再采用真空灌装，将电解液充满光阳极与对电极所形成的四周密封的腔体中，再将孔洞密封，得到大面积染料敏化太阳能电池。现有封装工艺复杂，电池腔体越多需要的孔洞越多，电解液越容易泄漏，且封装材料容易被电解液腐蚀发生氧化而影响电池寿命。现有的无铅玻璃粉制备工艺存在软化温度高、熔化温度高、成分原料复杂、玻璃粉粒径大等问题，以及制备的玻璃粉浆料存在放置后易沉淀等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种不易发生氧化，玻璃粉粒度超细，稳定性好，适用于染料敏化太阳能电池封装的无铅玻璃粉；进一步地，提供一种无铅玻璃粉的制备方法，该法制备的玻璃粉软化温度低，熔融温度低，节能减排，制得的无铅玻璃粉粒度细，稳定性好；更进一步地，提供一种无铅玻璃粉在大面积染料敏化太阳能电池中的应用，使大面积染料敏化太阳能电池的使用寿命大大延长；更进一步地，提供一种无铅玻璃粉浆料，该浆料由无铅玻璃粉制得，制得的无铅玻璃粉浆料有效的防止了粉体的团聚沉淀问题，浆料分散性好、粒度均匀，且具有适用于点胶法或印刷法的粘稠度，浆料有良好的流变性能，其添加的有机物无毒，易挥发去除，环保性好；更进一步地，提供一种无铅玻璃粉浆料的制备方法，该法工艺简单，浆料易于分散，浆料放置后也不易沉淀；更进一步地，提供一种无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用，使大面积染料敏化太阳能电池的使用寿命大大延长；更进一步地，提供一种大面积染料敏化太阳能电池，该电池电解液不易泄漏，封装材料耐腐蚀性好，使用寿命长；更进一步地，提供一种大面积染料敏化太阳能电池的制备方法，焙烧可形成致密玻璃体耐腐蚀保护层，提高导电银栅的耐腐蚀性，并且通过导电基体四周的玻璃粉体将光阳极和对电极封接起来，通过整面印刷的方式，减少了孔洞的数量，简化了封装工艺，可减慢电解液的泄漏，提高电池的寿命。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：无铅玻璃粉，包括以下组分：SiO210～20％、B2O35～15％、Bi2O340～70％、ZnO1～10％、Ai2O31～10％、Na2O0.5～5％、BaO1～5％和CaO2～7％。所述无铅玻璃粉的软化点为425～480℃，线膨胀系数为75～95×10-7/℃无铅玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：S01，按重量百分比称取无铅玻璃粉各组分，配制混合料；S02，将混合料加热熔炼呈玻璃液；S03，将熔制好的玻璃液搅拌均匀后水淬；S04，烘干水淬后的玻璃料；S05，将烘干后的玻璃料粉碎成粉末；S06，过筛，玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。S02中，将混合料放入刚玉坩埚中，再放在电炉内加热熔炼，加热熔炼温度为1000～1500℃，保温10～30min。S05中的粉碎方法为采用行星球磨法。无铅玻璃粉浆料，包括以下组分：所述无铅玻璃粉70～80％、有机载体15～25％和添加剂1～5％。所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇，所述添加剂包括TiO2粉体。无铅玻璃粉浆料的制备方法，包括以下步骤：S1，使用无水乙醇配置出适合百分浓度的乙基纤维素溶液；S2，烧杯中加入适量无铅玻璃粉，再加无水乙醇，使用超声细胞粉碎机超声混合均匀；S3，烧杯中再加入松油醇、乙基纤维素溶液和TiO2粉体，放入磁子，使用磁力搅拌器和超声细胞粉碎机搅拌均匀；S4，使用旋转蒸发仪旋蒸S3的混合液，制得无铅玻璃粉浆料。大面积染料敏化太阳能电池，包括相对应的光阳极导电基体和对电极导电基体，所述对电极导电基体上钻有两个封装孔，所述光阳极导电基体和对电极导电基体的相对面上相对应地印制有若干导电银栅；所述光阳极导电基体与对电极导电基体相对面的四周一圈印刷有玻璃体保护层，以及光阳极导电基体和对电极导电基体的导电银栅上均印刷有所述玻璃体保护层，且其线条宽度比导电银栅线条宽1～3mm；位于四周的一圈玻璃体保护层将光阳极导电基体和对电极导电基体内部围成一个空腔；空腔内的光阳极导电基体的内表面印制有二氧化钛薄膜层，空腔内的对电极导电基体的内表面印制有铂催化层，所述二氧化钛薄膜层和铂催化层之间填充有电解液。位于四周的所述玻璃体保护层设置有若干圈，若干圈玻璃体保护层呈交互式分别连于所述光阳极导电基体和对电极导电基体上。大面积染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S001，在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底上钻两个封装孔，以使染料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注；S002，在光阳极导电基底和对电极导电基体上通过丝网印刷印制导电银栅，导电银栅形状为设计的几何图形，然后在马弗炉中进行热处理，从室温经1～1.5h时间升到450～500℃，并保持温度15～30min，再自然缓慢降至室温；S003，通过丝网印刷在导电银栅上印刷上述无铅玻璃粉浆料，使无铅玻璃粉浆料的形状除覆盖导电基底四周外，其他位置和导电银栅的几何图形一样，且线条宽度比导电银栅线条宽1～3mm，然后在马弗炉中进行热处理，从室温经2～3h时间升到450～500℃，并保持温度15～30min，再自然缓慢降至室温；S004，在光阳极导电基底上进行二氧化钛薄膜层制作，通过丝网印刷把二氧化钛薄膜层整面印到光阳极导电基底上，印刷范围预留出四周封装用尺寸，然后进行热处理，从室温经1～1.5h升到450～500℃，并保持温度15～30min，再自然缓慢降至室温，得到光阳极；S005，在对电极导电基底上进行铂催化层制作，通过丝网印刷把铂浆料整面印到对电极导电基底上，然后进行热处理，从室温经1～1.5h升到300～450℃，并保持温度15～30min，再自然缓慢降至室温，得到对电极；S006，将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位，然后进行烧结热处理，从室温经2～3h升到450～500℃，并保持温度20～40min，自然缓慢降至室温，得到半成品电池；S007，封装完毕后，使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行染料吸附18～24h；S008，使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注；S009，通过紫外固化胶对封装孔进行封装，得到封装好的大面积染料敏化太阳能电池。无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。本专利技术的大面积染料敏化太阳能电池，以点胶或印刷的方式将此无铅玻璃粉浆料覆盖住光阳极及对电极的导电银栅，然后在450℃-500℃下焙烧，形成玻璃体保护层，以及在光本文档来自技高网...

【技术保护点】
无铅玻璃粉，其特征在于：包括以下组分：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％。

【技术特征摘要】
1.无铅玻璃粉，其特征在于：包括以下组分：SiO210～20％、B2O35～15％、Bi2O340～70％、ZnO1～10％、Ai2O31～10％、Na2O0.5～5％、BaO1～5％和CaO2～7％。2.根据权利要求1所述的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S01，按重量百分比称取无铅玻璃粉各组分，配制混合料；S02，将混合料加热熔炼呈玻璃液；S03，将熔制好的玻璃液搅拌均匀后水淬；S04，烘干水淬后的玻璃料；S05，将烘干后的玻璃料粉碎成粉末；S06，过筛，玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。3.根据权利要求2所述的无铅玻璃粉的制备方法，其特征在于：S02中，将混合料放入刚玉坩埚中，再放在电炉内加热熔炼，加热熔炼温度为1000～1500℃，保温10～30min。4.根据权利要求1所述的无铅玻璃粉制备的无铅玻璃粉浆料，其特征在于：包括以下组分：所述无铅玻璃粉70～80％、有机载体15～25％和添加剂1～5％。5.根据权利要求4所述的无铅玻璃粉浆料，其特征在于：所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇，所述添加剂包括TiO2粉体。6.根据权利要求5所述的无铅玻璃粉浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，使用无水乙醇配置出适合百分浓度的乙基纤维素溶液；S2，烧杯中加入适量无铅玻璃粉，再加无水乙醇，使用超声细胞粉碎机超声混合均匀；S3，烧杯中再加入松油醇、乙基纤维素溶液和TiO2粉体，放入磁子，使用磁力搅拌器和超声细胞粉碎机搅拌均匀；S4，使用旋转蒸发仪旋蒸S3的混合液，制得无铅玻璃粉浆料。7.根据权利要求5所述的大面积染料敏化太阳能电池，其特征在于：包括相对应的光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)，所述对电极导电基体(108)上钻有两个封装孔，所述光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)的相对面上相对应地印制有若干导电银栅(102)；所述光阳极导电基体(101)与对电极导电基体(108)相对面的四周一圈印刷有玻璃体保护层(103,105)，以及光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)的导电银栅(102)上均印刷有所述玻璃体保护层(103,105)，且其线条宽度比导电银栅(102)线条宽1～3mm；位于四周的一圈玻璃体保护层(103,105)将光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)内部围成一个空腔；空腔内的光阳极导电基体(101)的内表面印制有二氧化钛薄膜层(104)，空腔内的对电极导电基体(108)的内表面印制有铂催化层(106)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文召，文贵华，刘建国，吴聪萍，邹志刚，
申请(专利权)人：南京大学昆山创新研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32