[发明专利]薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基墨水及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性或薄膜太阳能电池用氟改性环氧树脂基基喷墨打印机墨水及其制备方法，通过使用该墨水打印在柔性或薄膜太阳能电池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太阳能电池的效率。

背景技术

由于氟原子的特殊性质，含氟聚合物形成 F 原子在外围包裹C-C主链的螺旋体结构，C-F 键非常稳定，键能为 485 kJ/mol，氟原子在碳骨架外层的排列十分紧密，可以对主链以及内部分子形成屏蔽保护。保护C-C主链不受恶劣环境条件破坏，并保持高度的稳定性。有机氟聚合物材料分子侧基或侧链上含有空间位阻较小而亲电能力较强的氟原子，使其表面自由能很低，表现出优异的防水防油、耐沾污性能．因此氟碳涂料具有一些其他涂料难以比拟的独特性能，例如： 极好的耐候性、优良的耐化学腐蚀性、低磨擦性、憎水性、憎油性、不燃性等，使得其在许多应用领域中得到应用，愈来愈受到涂料界人士的关注。

环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等，被广泛用于涂料、粘合剂及复合材料等领域． 环氧树脂本身难溶于水，也不易在水中分散，要制备水性环氧乳液目前主要有 3 种方法： 机械法、相反转法（ 固化剂乳化法） 和化学改性法． 其中化学改性法相对于前两种方法具有诸多优点： 不需要外加乳化剂、耐水耐溶剂性能高、乳液粒径小（ 纳米级） 、储存稳定性好、固化程度高、涂膜致密均匀． 近年来，利用丙烯酸类单体来接枝改性环氧树脂，不消耗环氧基与羟基，得到的乳液粒径小，乳液的稳定性好，既具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良防腐性，又具有丙烯酸树脂光泽、丰满度、耐候性好等特点。水性环氧树脂具有优良的附着力、高模量、高强度、耐化学品性和防腐性等优点，利用环氧树脂对含氟丙烯酸酯乳液进行共混改性，能够提高涂料的耐水、耐溶剂、附着力和力学性能，同时在不影响使用要求的条件下大幅度降低涂料成本。王艺峰等通过物理共混法制备了环氧树脂改性丙烯酸酯共聚物复合乳液，秦总根等将含氟乳液与环氧乳液进行共混，发现成膜时树脂会产生自分层，这样得到的涂膜具有优异的表面性能和良好的附着性能。（1.王月欣、王晶珂、张倩、翟赫、王芳，带有环氧基团含氟共聚物对环氧涂料的改性，《高分子材料科学与工程》 2012年03期。2.徐小龙、李保松、乌学东，甲基丙烯酸六氟丁酯接枝环氧粉末涂料研究，《涂料工业》 ，2010年第4期 56-59页）

在太阳能的有效利用项目当中：光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域。 一般太阳能电池的制作主要是以半导体材料为基础，利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应发电。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的太阳能电池；3、以功能高分子材料制备的太阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。

现有技术工作效率最高的是以III-V族半导体无机材料为原材料的产品。 例如: 砷化镓/锗单一接面型的量子井陷晶结构，其光电转换效率可达>18 % ；而多重接面量子井陷晶结构之太阳电池，例如: 磷化铟镓/砷化镓/锗，其光电转换效率可高达>30 %。目前应用最广，以硅为主：包括非晶硅，光电转换效率约9 %；多晶硅，光电转换效率约14 %；单晶硅，光电转换效率约17 %。虽然在价格上，VI族元素Si要比III-V族半导体GaAs便宜，但其制造的价格，与高分子有机太阳能电池相比，还是昂贵许多；而在应用上，质轻又无破裂之虞的全塑化有机太阳能电池可经由印刷的加工实现，除价格降低外，更适合可携式电子产品的需求，且在室内或阴天均能正常使用（这是硅质太阳能电池所无法达到的），使得它的实用性及市场应用广度更加提升。

太阳能电池是一项关键技术，会推进更清洁的能源生产。但是太阳能电池的成本问题，降低了太阳能技术的经济竞争力。为克服这个问题，薄膜太阳能电池是目前广泛应用的技术，可以大量减少昂贵半导体材料的使用量，但薄膜太阳能电池的光吸收量较低，性能比不上传统的太阳能电池。