[发明专利]石墨烯复合银浆制备方法及石墨烯复合银浆

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，特别涉及太阳能电池使用的石墨烯复合银浆及其制备方法。

背景技术

进入二十一世纪以后，全球能源短缺与环境污染两方面临着越来越严峻的挑战。根据估计，到2050年，地球上的石油资源就会被开采殆尽。到时，若新的能源供应体系尚未建立，全球化的能源危机将会发生。为防止上述情况发生，全球已大力开发诸如太阳能、风能等可再生的清洁能源。就我国而言，政府已计划在2020年前投入5000亿人民币以加快新能源的建设工作。其中，太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无害、完全可靠等优点，对太阳能的开发利用是寻求新的替代能源道路上最重要的台阶。

目前，太阳能电池工艺相对成熟，导电银浆作为太阳能电池的关键材料，将直接影响电池的性能，而导电银浆的性能指标一般是从浆料的触变性以及烧结后的开路电压、串联电阻和并联电阻等方便来评价。

导电银浆主要由有机载体、银粉、玻璃粉及添加剂所组成，而要获得高性能稳定的导电银浆，其关键在于银粉和玻璃粉的制备以及两者在有机载体中的混合。石墨烯作为一种新型的二维碳原子晶体，其sp²杂化轨道可以为银粒子提供静电吸附，从而解决纳米银粉容易产生局部团聚的问题。如公开号为CN102136306A的发明专利申请，所公开的“Ag/石墨烯纳米导电复合材料及其制备方法”，采用“一步”还原法成功制备银/石墨烯复合材料，但是，在银浆制备过程中，银/石墨烯复合材料虽然解决了银粉团聚问题，同时也带来了几方面新的问题：1）采用先氧化后还原的石墨烯会存在大量的缺陷，严重损害了石墨烯本身的优越特性；2）增加了玻璃粉和银粉在有机载体中均匀混合的难度，工艺不易重复，银浆性能不够稳定；3）银浆烧结后会产生过多的界面，较大制约了其电极的电性能。因此，仅将银粉替换为银/石墨烯复合材料，对银浆的实际性能改善仍不够显著。

发明内容

本发明的目的是克服目前太阳能电池中的导电银浆电性能及稳定性不好的缺点，提供一种石墨烯复合银浆制备方法及石墨烯复合银浆。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，石墨烯复合银浆制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制备银/石墨烯复合体；

步骤2、制备银包覆玻璃粉；

步骤3、制备有机载体；

步骤4、将上述获得的银/石墨烯复合体、银包覆玻璃粉及有机载体与无机添加剂按照需要进行配比后，充分分散，进行粘度测量，调节粘度，得到均匀的石墨烯复合银浆。

具体的，步骤1中，所述制备银/石墨烯复合体的方法为银还原法，包括以下步骤：

步骤11、在硝酸银溶液中加入石墨烯；

步骤12、在搅拌超声下向上述加入了石墨烯的硝酸银溶液中加入第一还原剂，使石墨烯表面沉积银；

步骤13、将沉积完成后的溶液抽滤水洗后烘干，得到银包覆石墨烯；

步骤14、将银包覆石墨烯与银粉混合均匀，得到银/石墨烯复合体。

进一步的，步骤11中，所述石墨烯的厚度为0.3～5nm，直径为10nm～10μm；

步骤14中，所述石墨烯在银/石墨烯复合体中的含量为0.02～15wt%。

具体的，步骤14中，所述银粉的粒径为10nm～1μm。

再进一步的，步骤12中，所述第一还原剂包括水合肼、氨水及抗坏血酸。

具体的，步骤2中，所述制备银包覆玻璃粉的方法为银还原法，包括以下步骤：

步骤21、在硝酸银溶液中加入玻璃粉；

步骤22、在搅拌同时向上述加入了玻璃粉的硝酸银溶液中加入第二还原剂，使玻璃粉表面沉积银；

步骤23、将沉积完成后的溶液抽滤水洗后烘干，得到银包覆玻璃粉。

再进一步的，步骤21中，所述玻璃粉为太阳能电池正极银浆用有铅体系玻璃粉或太阳能电池正极银浆用无铅体系玻璃粉或太阳能电池负极银浆用玻璃粉。

具体的，步骤22中，所述第二还原剂包括水合肼、氨水及抗坏血酸。

再进一步的，步骤3中，所述制备有机载体的方法为将溶质和溶剂混合后，在80℃的恒温水槽中充分溶解，保温4小时，陈化后获得，所述溶质与溶剂的质量比为1:4。

具体的，所述溶质为丁基纤维素、硝化纤维素、丙烯酸酯，溶剂包含丁基卡必醇、松油醇、邻苯二甲酸二丁酯、辛醇中的一种或几种成分。