一种还原氧化石墨烯纳米银衆料、制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种还原氧化石墨烯纳米银衆料、制备方法及其应用，属于太阳能电池制造领域。所述还原氧化石墨烯纳米银浆料是将重量比为50-85%的还原氧化石墨烯纳米银线化合物、〕-10%的玻璃粉和15-45%的有机粘合剂用搅拌器混合均匀，利用三辊轧机轧细度至15um以下制成。本发明提供的具有透光性的还原氧化石墨烯纳米银浆料可有助降低电极遮光的影响，其低电沮、高导电密度亦有助提高太阳能电池的转换效率；实现石墨烯纳米银这种材料作为太阳能电池的正极银浆，减少现有的正极银浆中银的分量，大大降低生产成本，有助进一步普及这种绿色能源。
【专利说明】-种还原氧化石墨烯纳米银浆料、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种还原氧化石墨烯纳米银浆料，尤其涉及一种太阳能电池正面的还 原氧化石墨烯纳米银浆料、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 石墨烯是一种以sp2杂化轨道组成单层六角呈蜂巢晶格碳原子构成，但科学家对 它的存在一直存疑。他们认为单层二维原子结构不稳定，而且实验亦证明，当厚度降低于数 十个原子层时，薄膜变得不稳定，因此二维平面原子层一直被认为是三维结构中的一部份， 无法单独存在，所以石墨烯一直被视为假设性的结构。直至2004年，英国曼彻斯特大学物 理学家Andre Geim和Konstantin Novo利用胶带剥离方法，成功取得单层的石墨烯，证实 它可以单独存在，亦因此，他们在2010年共同获得诺贝尔物理学奖。
[0003] 石墨烯具备有很多不寻常的性质，例如它坚固易脆，但又可弯曲；在室温下，电子 迁移率超过15000cm 2/V. s，比纳米碳管（约10000cm2/V· s)高，更是硅晶（1400cm2/V. s)的 10倍以上；电阻为1〇_6 Ω . cm，比铜或银更低，是目前所有已知材料中，在室温下具有最低电 阻的材料，导电密度是铜的一百万倍。它几乎是完全透明，只吸收2.3%的光。正因为它的 特性，它被期待为可发展的材料，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 利用氧化-还原反应可以制备稳定的石墨烯，解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。
[0004] 由于拥有优越的电、热和旋光性能，纳米银线越来越受重视；纳米银线被视为重要 的新一代材料。此外，纳米银线拥有比一般的银粉更优越的透光性和柔韧性，所以，适合用 来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池，但是到目前为止，市场上并没有利用石墨 烯纳米银这种材料来作为正极银浆。
[0005] 在太阳能电池制作过程中，影响转换效率的主要因素有短路电流（Isc)损失、开 路电压（Voc)损失及填充因子（FF)损失。其中主要影响电流的因素来自表面反射、电极遮 光比率以及材料本身对于太阳光的吸收能力。抗反射层以及表面处理可以降低表面反射与 提高光电流进而提高效率，正极银浆是用在太阳能电池的吸收阳光面，各厂家都为了减少 其遮光比率作出努力，包括提高高宽比，借以减少电极遮光比率，但仍存在遮蔽抗反射层导 致转换效率低的问题。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供一种具有透光性的石墨烯纳米银浆替代正极银浆，可 有助降低电极遮光的影响，具体方案如下：
[0007] -种还原氧化石墨烯纳米银浆料，包括以下重量百分比：还原氧化石墨烯纳米银 线化合物50-85 %，有机粘合剂15-45 %，玻璃粉0-10 %。
[0008] 优选的，所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料包括以下重量百分比：还原氧化石墨 烯纳米银线化合物55-80 %，有机粘合剂16-40 %，玻璃粉4-8 %。
[0009] 优选的，所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料包括以下重量百分比：还原氧化石墨 烯纳米银线化合物70 %，有机粘合剂24 %，玻璃粉6 %。
[0010] 所述的玻璃粉包括以下重量份组分：Pb045-65份，Si02 1 0-20份，B203 15-25份， Zn05-10 份，Ba01-5 份。
[0011] 所述的有机粘合剂包括以下重量份组分：松油醇30-50份，二乙二醇丁醚20-25 份，乙基纤维素5-8份，油酸2-6份。
[0012] 上述的的还原氧化石墨烯纳米银浆料的制备方法，包括还原氧化石墨烯纳米银线 化合物的制备、玻璃粉的制备、有机粘合剂的制备、混合机轧；
[0013] 所述的还原氧化石墨烯纳米银线化合物的制备工艺如下：
[0014] 以还原剂为溶剂加入硝酸银、添加剂配制硝酸银浓度为0. 2-0. 8mol/L的硝酸银 溶液，其中，添加剂质量为硝酸银质量0.01-0. 1倍；将〇. 1-lmol/L的氧化石墨烯溶液与 配制的0. 2-0. 8mol/L的硝酸银溶液按体积比1:0. 8-1. 2混合，再加入质量为硝酸银质量 〇. 5-3倍的分散剂，然后在氮气气氛下将溶液温度升到75-95°C反应12-48h，所得的反应液 自然冷却至室温，然后将反应液进行离心，将得到的固体经去离子水洗涤、40-60°C干燥，得 到还原氧化石墨烯纳米银线化合物；
[0015] 所述的还原剂为水合肼、乙二醇中的一种；所述的添加剂为卤类化合物氯化锌、四 丁基氯化铵、四乙基溴化铵、烯丙基碘中的至少一种；所述的分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、 三乙醇胺、明胶、油酸和阿拉伯树胶中的至少一种；其中，聚乙烯吡咯烷酮的K值为30。
[0016] 所述玻璃粉的制备工艺如下：
[0017] 将Pb0、Si02、B203、Zn0、Ba0粉体混合研磨60-80分钟，然后将混合粉体850-1050°C 煅烧30-90分钟，水淬获得玻璃碎，再将玻璃碎球磨至粉末，过500目筛网筛除大颗粒物，得 到玻璃粉。
[0018] 所述有机粘合剂的制备工艺如下：
[0019] 將松油醇、二乙二醇丁醚、乙基纤维素、油酸投入反应釜内，以90-130转/分钟搅 拌速度、恒温80-100°C搅拌4-5小时，再利用300目丝网过滤，得到有机粘合剂。
[0020] 所述混合机轧的工艺如下：
[0021] 将还原氧化石墨烯纳米银线化合物、玻璃粉和有机粘合剂用搅拌器混合均匀，利 用三辊轧机轧细度至15um以下。
[0022] 所述的还原氧化石墨烯纳米银楽料的应用如下：将还原氧化石墨烯纳米银楽料利 用320目太阳能正极银浆用丝网印刷在太阳能电池片正面，经烘干、烧结后得到石墨烯纳 米银线太阳能电池片。
[0023] 本发明的有益效果：具有透光性的还原氧化石墨烯纳米银浆料可有助降低电极遮 光的影响，其低电阻、高导电密度亦有助提高太阳能电池的转换效率；实现石墨烯纳米银这 种材料作为太阳能电池的正极银浆，减少现有的正极银浆中银的分量，大大降低生产成本， 有助进一步普及这种绿色能源。
【具体实施方式】
[0024] 为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进 一步介绍和说明。
[0025] 实施例1
[0026] 还原氧化石墨烯纳米银线化合物的制备：
[0027] 以还原剂为溶剂加入硝酸银、添加剂配制硝酸银浓度为0. 2-0. 8mol/L的硝酸银 溶液，其中，添加剂质量为硝酸银质量0.01-0. 1倍；将〇. 1-lmol/L的氧化石墨烯溶液与 配制的0. 2-0. 8mol/L的硝酸银溶液按体积比1:0. 8-1. 2混合，再加入质量为硝酸银质量 〇. 5-3倍的分散剂，然后在氮气气氛下将溶液温度升到75-95°C反应12-48h，所得的反应液 自然冷却至室温，然后将反应液进行离心，将得到的固体经去离子水洗涤、40-60°C干燥，得 到还原氧化石墨烯纳米银线化合物。
[0028] 所述的还原剂为水合肼、乙二醇中的一种；添加剂为卤类化合物氯化锌、四丁基氯 化铵、四乙基溴化铵、烯丙基碘中的至少一种；分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、三乙醇胺、明 胶、油酸和阿拉伯树胶中的至少一种；其中，聚乙烯吡咯烷酮的K值为30。
[0029] 玻璃粉的制备：
[0030] 玻璃粉成分重量份如表1所示，
[0031] 表 1
[0032]
【权利要求】
1. 一种还原氧化石墨烯纳米银浆料，其特征在于，包括以下重量百分比：还原氧化石 墨烯纳米银线化合物50-85 %，有机粘合剂15-45 %，玻璃粉0-10 %。
2. 根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料，其特征在于，包括以下重量百 分比：还原氧化石墨烯纳米银线化合物55-80 %，有机粘合剂16-40 %，玻璃粉4-8 %。
3. 根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料，其特征在于，包括以下重量百 分比：还原氧化石墨烯纳米银线化合物70 %，有机粘合剂24%，玻璃粉6 %。
4. 根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料，其特征在于，所述的玻璃粉包 括以下重量份组分：Pb045-65 份，Si02 1 0-20 份，B203 15-25 份，Zn05-10 份，BaOl-5 份。
5. 根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料，其特征在于，所述的有机粘合 剂包括以下重量份组分：松油醇30-50份，二乙二醇丁醚20-25份，乙基纤维素5-8份，油酸 2-6 份。
6. -种如权利要求1-5任意一项所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料的制备方法，其特 征在于，包括还原氧化石墨烯纳米银线化合物的制备、玻璃粉的制备、有机粘合剂的制备、 混合机轧；所述的还原氧化石墨烯纳米银线化合物的制备工艺如下： 以还原剂为溶剂加入硝酸银、添加剂配制硝酸银浓度为0. 2-0. 8mol/L的硝酸银溶液， 其中，添加剂质量为硝酸银质量0. 01-0. 1倍；将0. 1-lmol/L的氧化石墨烯溶液与配制的 0. 2-0. 8mol/L的硝酸银溶液按体积比1:0. 8-1. 2混合，再加入质量为硝酸银质量0. 5-3倍 的分散剂，然后在氮气气氛下将溶液温度升到75-95°C反应12-48h，所得的反应液自然冷 却至室温，然后将反应液进行离心，将得到的固体经去离子水洗涤、40-60°C干燥，得到还原 氧化石墨烯纳米银线化合物； 所述的还原剂为水合肼、乙二醇中的一种； 所述的添加剂为卤类化合物氯化锌、四丁基氯化铵、四乙基溴化铵、烯丙基碘中的至少 一种； 所述的分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、三乙醇胺、明胶、油酸和阿拉伯树胶中的至少一 种；其中，聚乙烯吡咯烷酮的K值为30。
7. 根据权利要求6所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料的制备方法，其特征在于，所述 玻璃粉的制备工艺如下： 将PbO、Si02、B203、ZnO、BaO粉体混合研磨60-80分钟，然后将混合粉体850-1050°C煅 烧30-90分钟，水淬获得玻璃碎，再将玻璃碎球磨至粉末，过500目筛网筛除大颗粒物，得到 玻璃粉。
8. 根据权利要求6所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料的制备方法，其特征在于，所述 有机粘合剂的制备工艺如下： 將松油醇、二乙二醇丁醚、乙基纤维素、油酸混合，以90-130转/分钟搅拌速度、恒温 80-100°C搅拌4-5小时，再利用300目丝网过滤，得到有机粘合剂。
9. 根据权利要求6所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料的制备方法，其特征在于，所述 混合机轧的工艺如下： 将还原氧化石墨烯纳米银线化合物、玻璃粉和有机粘合剂用搅拌器混合均匀，利用三 棍乳机乳细度至15um以下。
10. -种如权利要求1-5任意一项所述的还原氧化石墨烯纳米银浆料的应用，其特征 在于：将还原氧化石墨烯纳米银浆料利用320目太阳能正极银浆用丝网印刷在太阳能电池 片正面，经烘干、烧结后得到石墨烯纳米银线太阳能电池片。
【文档编号】B22F9/24GK104217783SQ201410484093
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】黄巧茵, 许显光, 张黎 申请人:无锡光富光伏材料有限公司