具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨及其制作方法

文档序号:3769508阅读:269来源:国知局
专利名称:具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨及其制作方法。
背景技术
现有技术中,将含有光吸收功能的纳米晶粒的油墨直接以喷涂、网印、旋转喷涂、 刮刀等方式直接图案化地印制,可以以廉价、低成本的方式制作太阳能电池,且能有效地利用有限的稀土元素,其中纳米等级的铜铟镓硒(CKS)晶体通常是以微波合成或是高压釜合成,此技术具有反应时间短优点,但是产量较少、成本较高,且通常需采用金属盐类或金属配合物为起始物,成本较贵外,通常在最终产品可能残留盐类或是其它不易去除的副产物,而使组件效率降低。为了成本考虑,目前常以传统的纳米研磨方式制成粉体,由于通常将块材研磨时, 当达到100纳米左右的粒径时,可能因为氧化或杂质污染,而使得粉体不纯,使得后续的组
件效率变差。另外,目前将形成含有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的方式,通常是以联胺或三乙基胺将含有光吸收功能的纳米晶粒混合在进行涂布等后续动作,然而,联胺或三乙基胺具有毒性,安定性不佳且为害人体,可能会影响工业安全。因此,需要一种成分安定不具毒性的油墨,以及一种具有减少污染、副产物、盐类以提高后续制程的组件效率的优点的具有光吸收功能的纳米晶粒的制作方法。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨,该油墨中包含具有光吸收功能的纳米晶粒、溶剂以及分散剂。具有光吸收功能的纳米晶粒为铜铟镓硒 (CIGS)四元化合物的纳米晶体或铜铟镓硒硫(CIGSQ五元化合物的纳米晶体,较佳为晶相结构为单一硫属化合(Chalcogenide)晶相的CuxIrvyGiiy(Sje1J2,其中0. 5彡χ彡2, O^y^ 0.5,0^ ζ^Ο. 3,其粒径小于200纳米,溶剂为疏水性或无水的有机溶剂,其沸点低于130°C,是选自无水异丙醇(IPA)、正己烷(n-Hexane)、乙基乙酸酯(Ethyl acetate), 无水甲醇(Methanol)的至少其中之一,该分散剂用以使具有光吸收功能的纳米晶粒更充分地分散于溶剂中,该分散剂是选自磷酸脂化合物、低分子量聚乙烯醇(PVA)、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。进一步地,可以添加增稠剂而改变油墨的粘度,该增稠剂是选自低分子量聚乙烯醇(PVA)、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。本发明的另一目的是提供一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法,该方法包含混合步骤以及研磨步骤。混合步骤是在无氧无水的环境下将具有光吸收功能的粉体与溶剂及分散剂混合。研磨步骤是以研磨设备将混合溶剂及分散剂的具有光吸收功能的粉体进行研磨,直到具有光吸收功能的粉体的粒径小于200纳米,而完成具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨。进一步在混合步骤中,也加入增稠剂进行混合,以调整油墨的粘度。
本发明的特点在于不需使用具有毒性的联胺或三乙基胺作为溶剂,另外,直接将具有光吸收功能的粉体混合溶剂及分散剂后进行研磨,而直接完成油墨,而可以节省制备的时间。进一步地,在无水无氧的环境下进行,可以避免粉体的氧化及污染,且油墨中不含有盐类及其它不易去除的副产物,使得后续涂布后所产生的吸收光组件的效率提高。


图1是具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法的流程图。主要组件符号说明Sl具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法SlO混合步骤S20研磨步骤实施方式以下配合附图及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明,使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。本发明提供一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨,该油墨中包含具有光吸收功能的纳米晶粒、溶剂以及分散剂。具有光吸收功能的纳米晶粒为铜铟镓硒(CIGS)四元化合物的纳米晶体或铜铟镓硒硫(CIGSS)五元化合物的纳米晶体,较佳为晶相结构为单一硫属化合(Chalcogenide)晶相的 CuJrvyGiiy(SzSe1J2,其中 0. 5 彡 χ 彡 2,0 彡 y 彡 0. 5, 0 ^ ζ ^ 0. 3,其粒径小于200纳米,溶剂为疏水性或无水的有机溶剂,其沸点低于130°C, 是选自无水异丙醇(IPA)、正己烷(n-Hexane)、乙基乙酸酯(Ethyl acetate)、无水甲醇 (Methanol)的至少其中之一,该分散剂用以使具有光吸收功能的纳米晶粒更充分地分散于溶剂中,该分散剂是选自磷酸脂化合物、低分子量聚乙烯醇(PVA)、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。进一步地,可以添加增稠剂而改变油墨的粘度,该增稠剂是选自低分子量聚乙烯醇(PVA)、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。图1是具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法的流程图。如图1所示,具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法Sl包含混合步骤SlO以及研磨步骤S20。混合步骤是在无氧无水的环境下将具有光吸收功能的粉体与溶剂及分散剂混合。研磨步骤S20 是以研磨设备将混合溶剂及分散剂的具有光吸收功能的粉体进行研磨,直到具有光吸收功能的粉体的粒径小于200纳米,而完成具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨。进一步在混合步骤SlO中,也加入增稠剂进行混合,以调整油墨的粘度。本发明的特点在于不需使用具有毒性的联胺或三乙基胺作为溶剂,另外,直接将具有光吸收功能的粉体混合溶剂及分散剂后进行研磨,而直接完成油墨,而可以节省制备的时间。进一步地,在无水无氧的环境下进行,可以避免粉体的氧化及污染,且油墨中不含有盐类及其它不易去除的副产物,使得后续涂布后所产生的吸收光件的效率提高。以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例,并非企图据以对本发明申请做任何形式上的限制,因此,如果在相同的精神下所作有关本发明申请的任何修饰或变更,都仍应包括在本发明申请意图保护的范围内。
权利要求
1.一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨,包含具有光吸收功能的纳米晶粒,为粒径小于200纳米的铜铟镓硒(CIGS)四元化合物的纳米晶体或铜铟镓硒硫(CIGSQ五元化合物的纳米晶体;溶剂,为沸点低于130°C的疏水性或无水有机溶剂;以及分散剂,用以使该具有光吸收功能的纳米晶粒更充分地分散于该溶剂中。
2.如权利要求1所述的油墨,其中该具有光吸收功能的纳米晶粒为具有单一硫属化合(Chalcogenide)相的晶相结构 CuJrvyGiiy(Sje1J2,其中 0. 5 彡 χ 彡 2,O 彡 y 彡 0. 5, 0彡ζ彡0. 3。
3.如权利要求1所述的油墨,进一步包含增稠剂以改变油墨的粘度,该增稠剂是选自低分子量聚乙烯醇、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。
4.如权利要求1所述的油墨,其中该溶剂是选自无水异丙醇、正己烷、乙基乙酸酯以及无水甲醇的至少其中之一,该分散剂是选自磷酸脂化合物、低分子量聚乙烯醇、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。
5.一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨的制作方法,包含混合步骤,在无氧无水的环境下将具有光吸收功能的粉体与溶剂及分散剂混合;以及研磨步骤,是以研磨设备将混合该溶剂及该分散剂的该具有光吸收功能的粉体进行研磨,直到该具有光吸收功能的粉体的粒径小于200纳米,而完成具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨,其中该具有光吸收功能的粉体是铜铟镓硒(CKS)四元化合物粉体或铜铟镓硒硫 (CIGSS)五元化合物粉体。
6.如权利要求5所述的方法,其中该具有光吸收功能的粉体的化学式为的 CuxIn1^yGay (SzSe1J2,其中0. 5彡χ彡2,0彡y彡0. 5,0彡ζ彡0. 3,该溶剂是选自无水异丙醇、正己烷、乙基乙酸酯以及无水甲醇的至少其中之一,该分散剂是选自磷酸脂化合物、低分子量聚乙烯醇、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。
7.如权利要求5所述的方法,进一步在该混合步骤中,加入增稠剂进行混合,以调整油墨的粘度,其中该增稠剂是选自低分子量聚乙烯醇、低分子量压克力系高分子、乙酸纤维素的至少其中之一。
全文摘要
一种具有光吸收功能的纳米晶粒的油墨及其制作方法,油墨中包含具有光吸收功能的纳米晶粒、溶剂以及分散剂,具有光吸收功能的纳米晶粒为粒径小于200纳米的铜铟镓硒或铜铟镓硒硫的纳米晶体,溶剂为沸点低于130℃的疏水性或无水有机溶剂,分散剂使纳米晶粒分散于溶剂中,在无氧无水环境下将具有光吸收功能的粉体与溶剂及分散剂混合,再进行研磨,使粉体粒径小于200纳米,而完成该油墨,具有不需使用含毒性的联胺或三乙基胺作为溶剂、节省制备时间、避免粉体氧化及污染,且油墨中不含有盐类及其它副产物的优点,使得后续形成的光吸收组件的效率提高。
文档编号C09D11/02GK102464912SQ20101055534
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者钟润文 申请人:慧濠光电科技股份有限公司
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