[發(fā)明專(zhuān)利]柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用噴墨打印機(jī)墨水及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310174512.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104151932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張迎晨;吳紅艷;張夏楠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C09D11/30
• 分類(lèi)號(hào): C09D11/30;C09D11/38
• 代理公司: 鄭州中原專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 范之敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用噴墨打印機(jī)墨水及其制備方法，通過(guò)使用該墨水打印在柔性或薄膜太陽(yáng)能電池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太陽(yáng)能電池的效率。

背景技術(shù)

苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液（簡(jiǎn)稱(chēng)苯丙乳液）以其成本低廉性能優(yōu)異而被廣泛用作各種涂料和膠黏劑等，但其耐水耐油性、耐高低溫性、耐候性和抗污性等不盡如人意。含氟苯乙烯-丙烯酸酯類(lèi)聚合物既具有丙烯酸酯聚合物的良好成膜性、親水性以及對(duì)基材的強(qiáng)附著力等特點(diǎn)，又具備含氟化合物優(yōu)異的高表面活性、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)惰性、憎水性、憎油性和低表面能的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紙張、涂料、紡織品表面拒水拒油處理等領(lǐng)域。近年來(lái)關(guān)于含氟丙烯酸酯聚合物的研究進(jìn)展很快，其聚合方法主要為溶液聚合和乳液聚合，而無(wú)皂乳液聚合制備含氟乳液的研究較少。與傳統(tǒng)的乳液聚合法相比，用無(wú)皂乳液聚合法得到的乳膠粒具有單分散性，乳液膠膜的黏附力和耐水性得到極大提高，其表面自由能顯著降低。

在太陽(yáng)能的有效利用項(xiàng)目當(dāng)中：光電利用是近些年來(lái)發(fā)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域。一般太陽(yáng)能電池的制作主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)發(fā)電。根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池可分為：1、硅太陽(yáng)能電池；2、以無(wú)機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的太陽(yáng)能電池；3、以功能高分子材料制備的太陽(yáng)能電池；4、納米晶太陽(yáng)能電池等。

現(xiàn)有技術(shù)工作效率最高的是以III-V族半導(dǎo)體無(wú)機(jī)材料為原材料的產(chǎn)品。?例如:?砷化鎵/鍺單一接面型的量子井陷晶結(jié)構(gòu)，其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)>18?%?；而多重接面量子井陷晶結(jié)構(gòu)之太陽(yáng)電池，例如:?磷化銦鎵/砷化鎵/鍺，其光電轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)>30?%。目前應(yīng)用最廣，以硅為主：包括非晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約9?%；多晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約14?%；單晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約17?%。雖然在價(jià)格上，VI族元素Si要比III-V族半導(dǎo)體GaAs便宜，但其制造的價(jià)格，與高分子有機(jī)太陽(yáng)能電池相比，還是昂貴許多；而在應(yīng)用上，質(zhì)輕又無(wú)破裂之虞的全塑化有機(jī)太陽(yáng)能電池可經(jīng)由印刷的加工實(shí)現(xiàn)，除價(jià)格降低外，更適合可攜式電子產(chǎn)品的需求，且在室內(nèi)或陰天均能正常使用（這是硅質(zhì)太陽(yáng)能電池所無(wú)法達(dá)到的），使得它的實(shí)用性及市場(chǎng)應(yīng)用廣度更加提升。

太陽(yáng)能電池是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，會(huì)推進(jìn)更清潔的能源生產(chǎn)。但是太陽(yáng)能電池的成本問(wèn)題，降低了太陽(yáng)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。為克服這個(gè)問(wèn)題，薄膜太陽(yáng)能電池是目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可以大量減少昂貴半導(dǎo)體材料的使用量，但薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收量較低，性能比不上傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。

薄膜太陽(yáng)能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層等所構(gòu)成的。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池是基于有機(jī)共軛高分子-無(wú)機(jī)納米晶復(fù)合材料體系的太陽(yáng)能電池，因同時(shí)具有機(jī)高分子材料成膜性好，能級(jí)結(jié)構(gòu)及帶隙易于調(diào)節(jié)，可以通過(guò)濕法制備低成本、大面積、柔性太陽(yáng)能電池器件以及無(wú)機(jī)納米晶材料高穩(wěn)定性，高遷移率，可構(gòu)筑有序納米結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，而成為近年來(lái)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。金屬納米粒子可以引導(dǎo)光更好地進(jìn)入太陽(yáng)能電池，防止光逃逸。在傳統(tǒng)的“厚膜”太陽(yáng)能電池中，納米粒子沒(méi)有什么效果，因?yàn)樗械墓饩€(xiàn)吸收都是通過(guò)這種膜，這就依賴(lài)它的厚度。然而，對(duì)于薄膜而言，納米粒子就可以發(fā)揮很大作用。它們的散射增加了光停留在薄膜中的時(shí)間，使總體吸收的光達(dá)到一種水平，可以媲美傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。

鋁與銀納米粒子在可見(jiàn)部分的頻譜中，可以很好地聚焦光線(xiàn)進(jìn)入太陽(yáng)能電池。但是光學(xué)共振也會(huì)導(dǎo)致納米粒子吸收光，這就意味著太陽(yáng)能電池的效率會(huì)較低。銀納米粒子共振正好處在太陽(yáng)能電池關(guān)鍵吸收光譜部分，所以光的吸收是相當(dāng)可觀的。鋁納米粒子共振超出了太陽(yáng)能電池關(guān)鍵光譜部分。對(duì)能量的損耗較小，此外，鋁粒子很容易鈍化，雖然會(huì)改變形狀和大小，鈍化后納米粒子屬性變化很小。納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線(xiàn)會(huì)更多地進(jìn)入廣譜波長(zhǎng)范圍。這會(huì)帶來(lái)更大的吸收，從而提高電池的整體效率。

噴墨印刷技術(shù)可以通過(guò)液態(tài)有機(jī)材料的均勻沉積形成薄膜層，因此，這種技術(shù)在理論上能夠更好地解決大的光活化物尺寸問(wèn)題。按需噴墨工藝，可以精確地按所需量將材料沉積在適當(dāng)位置。由于噴墨系統(tǒng)對(duì)材料的利用率非常高，可以降低制造生產(chǎn)成本。

為適應(yīng)以上工業(yè)需求，我們發(fā)明了含氟不飽和聚酯型納米鋁粉墨水。該墨水通過(guò)噴墨打印設(shè)備，既可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的背光板處，也可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的入光膜表面，同時(shí)也可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的中間層，提高太陽(yáng)能電池的光吸收效率。提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容