一种有机三元体系封装材料的制备方法技术

本发明专利技术属于新材料领域技术，涉及一种薄膜太阳能电池的封装材料制备方法。本发明专利技术制备方法包括如下步骤：1）制备溶液1步骤；2）制备溶液2步骤；3）制备浆料步骤；4）制备封胶步骤　将步骤3）所制得的浆料置于旋转蒸发仪，使浆料中的无水乙醇完全蒸发，倒入研钵中研磨，即得所需封胶。本发明专利技术采用有机高分子聚合物聚乙烯与有机溶剂按一定比例在适当温度下搅拌均匀，通过添加不同比例的无机氧化物（二氧化钛，硅基玻璃粉），达到增强胶膜的附着力，提高电池抗紫外能力，延长胶膜寿命的目的，较好地解决了薄膜太阳能电池的渗漏问题，提高了其外部环境适应能力。本发明专利技术方法制备的材料既可以用于光伏产业，也可以用于光触媒等半导体产业。

【技术实现步骤摘要】
一种有机三元体系封装材料的制备方法
本专利技术涉及新材料领域技术，涉及一种薄膜太阳能电池的封装材料制备方法。
技术介绍
太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机纳米晶太阳能电池，其中硅基太阳能电池转换效率较高，但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，此类太阳能电池虽易于大规模生产，但所采用的化合物成分多为有毒或稀有的元素，会对环境造成严重的污染，同时成本也很高（如砷化镉、铜铟镓硒等化合物电池），因此，这类电池的发展又必然受到限制。以有机聚合物材料代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对人们大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。目前，限制其应用的主要问题之一为电池的长期稳定性，由于太阳能电池长时间处于工作状态时，其封装材料不但要有较好的密封性，还必须耐腐蚀和抗老化。如何克服这些难点，对于延长薄膜太阳能电池寿命以及提高其长期稳定性尤为重要。为更好地简化封装材料的制备，提高封装材料的质量，需要研发一种具有很好的热稳定性和化学稳定性的封装材料，以便在青藏高原环境下进行长期稳定工作。实验室常用的封装材料主要有乙烯醋酸乙烯脂、聚氟乙烯、环氧树脂、沙林等有机高分子热熔胶，但在长期的应用中发现，在自然光照条件下，这些封装材料会变黄、剥离、甚至脱胶，致使太阳能电池稳定性和使用寿命大大下降。而青藏高原地处高海拔地区，昼夜温差比较大，紫外线强烈，使太阳光中的紫外光对电池的长期稳定性损害尤甚。为保证在青藏高原使用的太阳能电池的光稳定性和使用寿命，需要进一步改善封装材料的成分以提高其外部环境适应的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种有机三元体系新型封装材料。该材料具有合成方法简单，成本低，能够有效提高薄膜太阳能电池的使用寿命等诸多优点。本专利技术一种有机三元体系新型封装材料的制备方法包括如下步骤：1）制备溶液1步骤将聚烯烃类高分子化合物与有机溶剂按照1:3的比例放在烧杯中，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌1小时，使其搅拌均匀制得溶液1；2）制备溶液2步骤将玻璃粉倒入球磨罐中进行研磨，在室温下加入无机氧化纳米颗粒、有机溶剂进行超声分散，完全溶于无水乙醇，制得溶液2；玻璃粉、无机氧化纳米颗粒、有机溶剂的配比为5：1：3；3）制备浆料步骤将步骤1）制备的溶液1步骤2）制备的溶液2按摩尔比1:1-1:10比例混合，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌，然后放置在匀浆机中混合，使得浆料均匀混合，制得浆料；4）制备封胶步骤将步骤3）所制得的浆料置于旋转蒸发仪，使浆料中的无水乙醇完全蒸发，倒入研钵中研磨，即得所需封胶。本专利技术一种有机三元体系新型封装材料与现有技术相比较的如下有益效果：本专利技术所采用二氧化钛具有较强吸收紫外光，防止裂纹，延长胶膜寿命，提高电池的耐候性的特点；玻璃粉具有增加有机物机械强度和附着力，提高电池机械强度的特点；聚烯烃类化合物——聚乙烯具有优良的耐热、耐寒、耐磨性，以及较强的化学稳定性的特点。本专利技术将三者有机地结合起来制备的太阳能电池用封装材料，可有效延长太阳能电池寿命，降低黄变指数，提高电池长期稳定性。本专利技术方法制备的有机三元体系新型封装材料可有效增强胶膜的附着力，提高电池抗紫外能力，延长胶膜寿命的目的，较好地解决了薄膜太阳能电池的渗漏问题，提高了其外部环境适应能力。本专利技术一种有机三元体系新型封装材料制备方法具有合成方法简单，成本低，能够有效提高薄膜太阳能电池的使用寿命等诸多优点。本专利技术方法制备的材料既可以用于光伏产业，也可以用于光触媒等半导体产业。下面结合实施例与对比实验对本专利技术一种有机三元体系新型封装材料技术方案作进一步描述。本专利技术一种有机三元体系新型封装材料的制备方法包括如下步骤：1）将聚烯烃类高分子化合物与有机溶剂按照1:3的比例放在烧杯中，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌1小时，使其搅拌均匀，制得溶液1；2）将玻璃粉倒入球磨罐中进行研磨。在室温下加入无机氧化纳米纳米颗粒、有机溶剂进行超声分散，完全溶于无水乙醇，制得溶液2；所述的有机溶剂为松油醇和乙基纤维素；3）将制得的溶液1和溶液2按1：1－1：10比例混合，超声分散，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌，然后放置在匀浆机中混合，使得浆料均匀混合，制得浆料；所述的玻璃粉为硅基低熔点无铅玻璃粉，无机氧化物是二氧化钛纳米颗粒，聚烯烃类高分子化合物为聚乙烯；4）将步骤3）所制得的浆料置于旋转蒸发仪，使浆料中的无水乙醇完全蒸发，倒入研钵中研磨，即得所需封胶即有机三元体系新型封装材料。实施例1将清洗好的导电玻璃用四氯化钛进行前处理，调制TiO2浆料，并将其丝网印刷到上述处理过的导电玻璃上，经500℃烧结20min，得到膜厚为14μm的TiO2薄膜。对该薄膜进行TiCl4后处理，经再次500℃烧结30min，自然冷却。在预先打好孔的FTO导电玻璃上真空溅射Pt，作为对电极。将上述溶液1和溶液2按照摩尔比含量比为1：10制得的封胶，用精密丝网印刷机将封胶涂覆于FTO导电玻璃基板上，光阳极和对电极各一层，用电热恒温鼓风干燥箱进行预处理（25ºC干燥6min），对粘后放入箱式高温合成炉升温，迅速升温到550ºC保温15mins，自然冷却。用一次性注射针管通过基板两个孔分别注入水和电解液，再用紫外胶覆盖对电极上的小孔，用紫外灯照射紫外胶45s进行二次封装。将该薄膜组装成DSSC，并测量其光电性能，获得了短路电流密度为11.6mA/cm2，开路电压为0.550V，填充因子为0.599，光电转换效率为4.95%；经高温紫外光照加速实验1000小时之后，其短路电流密度为10.9mA/cm2，开路电压为0.545V，填充因子为0.565，光电转换效率为4.86%，保持原有效率的98.2%。实施例2。将清洗好的导电玻璃用四氯化钛进行前处理，调制TiO2浆料，并将其丝网印刷到上述处理过的导电玻璃上，经500℃烧结20min，得到膜厚为14μm的TiO2薄膜。对该薄膜进行TiCl4后处理，经再次500℃烧结30min，自然冷却。在预先打好孔的FTO导电玻璃上真空溅射Pt，作为对电极。将上述步骤1）和步骤2）制得的溶液1和溶液2按照摩尔比含量比为1：5制得的封胶，用精密丝网印刷机将封胶涂覆于FTO导电玻璃基板上，光阳极和对电极各一层，用电热恒温鼓风干燥箱进行预处理（25ºC干燥6min），对粘后放入箱式高温合成炉升温，迅速升温到550ºC保温15mins，自然冷却。用一次性注射针管通过基板两个孔分别注入水和电解液，再用紫外胶覆盖对电极上的小孔，用紫外灯照射紫外胶45s进行二次封装。将该薄膜组装成DSSC，并测量其光电性能，获得了短路电流密度为12.3mA/cm2，开路电压为0.566V，填充因子为0.61，光电转换效率为5.02%；经高温紫外光照加速实验1000小时之后，其短路电流密度为11.2mA/cm2，开路电压为0.551V，填充因子为0.574，光电转换效率为4.94%，保持原有效率的98.4%。实施例3。将清洗好的导电玻璃用四氯化钛进行前处理，调制TiO2浆料，并将其丝网印刷到上述处理过的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机三元体系封装材料的制备方法，其步骤如下：1）制备溶液1步骤　将聚烯烃类高分子化合物与有机溶剂按照1:3的比例放在烧杯中，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌1小时，使其搅拌均匀制得溶液1；2）制备溶液2步骤　将玻璃粉倒入球磨罐中进行研磨，在室温下加入无机氧化纳米颗粒、有机溶剂进行超声分散，完全溶于无水乙醇，制得溶液2；玻璃粉、无机氧化纳米颗粒、有机溶剂的配比为5：1：3；3）制备浆料步骤　无机氧化物、玻璃粉、聚烯烃类高分子化合物、有机溶剂按摩尔比1:1?1:10比例混合，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌，然后放置在匀浆机中混合，使得浆料均匀混合，制得浆料；4）制备封胶步骤　将步骤3）所制得的浆料置于旋转蒸发仪，使浆料中的无水乙醇完全蒸发，倒入研钵中研磨，即得所需封胶。

【技术特征摘要】
1.一种有机三元体系封装材料的制备方法，其步骤如下：1）制备溶液1步骤将聚烯烃类高分子化合物与有机溶剂按照1:3的比例放在烧杯中，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌1小时，使其搅拌均匀制得溶液1；2）制备溶液2步骤将玻璃粉倒入球磨罐中进行研磨，在室温下加入无机氧化纳米颗粒、有机溶剂进行超声分散，完全溶于无水乙醇，制得溶液2；玻璃粉、无机氧化纳米颗粒、有机溶剂的配比为5：1：3；3）制备浆料步骤将步骤1）制备的溶液1步骤2）制备的溶液2按摩尔比1:1-1:10比例混合，置于集热式磁力搅拌器持续搅拌，然后放置在匀浆机中混合，使得浆料均匀混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧媛，王刚，林红，南辉，韦浩民，杨桂军，张万军，王森睿，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：