无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201611214904.X

申请日:

2016.12.26

公开号:

CN106630650A

公开日:

2017.05.10

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):C03C 12/00申请日:20161226|||公开

IPC分类号:

C03C12/00; C03C8/24; H01G9/08; H01G9/20

主分类号:

C03C12/00

申请人:

南京大学昆山创新研究院

发明人:

杜文召; 文贵华; 刘建国; 吴聪萍; 邹志刚

地址:

215300 江苏省苏州市昆山市祖冲之南路1699号工业技术研究院综合大楼803室

优先权:

专利代理机构:

南京纵横知识产权代理有限公司 32224

代理人:

董建林

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内容摘要

本发明公开了一种无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用,无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2??10~20%、B2O3????5~15%、Bi2O3??40~70%、ZnO??1~10%、Ai2O3??1~10%、Na2O??0.5~5%、BaO??1~5%和CaO??2~7%。无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉70~80%、有机载体15~25%和添加剂1~5%。本发明形成的致密玻璃体耐腐蚀保护层,可提高导电银栅的耐腐蚀性,并且通过FTO导电玻璃四周的玻璃粉体将光阳极和对电极封接起来,通过整面印刷的方式,减少了孔洞的数量,简化封装工艺,可减慢电解液的泄漏,提高电池的寿命。

权利要求书

1.无铅玻璃粉,其特征在于:包括以下组分:SiO2 10~20%、B2O3 5~15%、Bi2O3 40~
70%、ZnO 1~10%、Ai2O3 1~10%、Na2O 0.5~5%、BaO 1~5%和CaO 2~7%。
2.根据权利要求1所述的无铅玻璃粉的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S01,按重量百分比称取无铅玻璃粉各组分,配制混合料;
S02,将混合料加热熔炼呈玻璃液;
S03,将熔制好的玻璃液搅拌均匀后水淬;
S04,烘干水淬后的玻璃料;
S05,将烘干后的玻璃料粉碎成粉末;
S06,过筛,玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。
3.根据权利要求2所述的无铅玻璃粉的制备方法,其特征在于:S02中,将混合料放入刚
玉坩埚中,再放在电炉内加热熔炼,加热熔炼温度为1000~1500℃,保温10~30min。
4.根据权利要求1所述的无铅玻璃粉制备的无铅玻璃粉浆料,其特征在于:包括以下组
分:所述无铅玻璃粉70~80%、有机载体15~25%和添加剂1~5%。
5.根据权利要求4所述的无铅玻璃粉浆料,其特征在于:所述有机载体包括乙基纤维素
和松油醇,所述添加剂包括TiO2粉体。
6.根据权利要求5所述的无铅玻璃粉浆料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,使用无水乙醇配置出适合百分浓度的乙基纤维素溶液;
S2,烧杯中加入适量无铅玻璃粉,再加无水乙醇,使用超声细胞粉碎机超声混合均匀;
S3,烧杯中再加入松油醇、乙基纤维素溶液和TiO2粉体,放入磁子,使用磁力搅拌器和超
声细胞粉碎机搅拌均匀;
S4,使用旋转蒸发仪旋蒸S3的混合液,制得无铅玻璃粉浆料。
7.根据权利要求5所述的大面积染料敏化太阳能电池,其特征在于:包括相对应的光阳
极导电基体(101)和对电极导电基体(108),所述对电极导电基体(108)上钻有两个封装孔,
所述光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)的相对面上相对应地印制有若干导电
银栅(102);所述光阳极导电基体(101)与对电极导电基体(108)相对面的四周一圈印刷有
玻璃体保护层(103,105),以及光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)的导电银栅
(102)上均印刷有所述玻璃体保护层(103,105),且其线条宽度比导电银栅(102)线条宽1~
3mm;位于四周的一圈玻璃体保护层(103,105)将光阳极导电基体(101)和对电极导电基体
(108)内部围成一个空腔;空腔内的光阳极导电基体(101)的内表面印制有二氧化钛薄膜层
(104),空腔内的对电极导电基体(108)的内表面印制有铂催化层(106),所述二氧化钛薄膜
层(104)和铂催化层(106)之间填充有电解液(107)。
8.根据权利要求7所述的大面积染料敏化太阳能电池,其特征在于:位于四周的所述玻
璃体保护层(103,105)设置有若干圈,若干圈玻璃体保护层(103,105)呈交互式分别连于所
述光阳极导电基体(101)和对电极导电基体(108)上。
9.根据权利要求7或8所述的大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于:包
括以下步骤:
S001,在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底(108)上钻两个封装孔,以使染
料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注;
S002,在光阳极导电基底(101)和对电极导电基体(108)上通过丝网印刷印制导电银栅
(102),导电银栅(102)形状为设计的几何图形,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经1~
1.5h时间升到450~500℃,并保持温度15~30min,再自然缓慢降至室温;
S003,通过丝网印刷在导电银栅(102)上印刷上述无铅玻璃粉浆料,使无铅玻璃粉浆料
的形状除覆盖导电基底四周外,其他位置和导电银栅(102)的几何图形一样,且线条宽度比
导电银栅(102)线条宽1~3mm,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经2~3h时间升到450~
500℃,并保持温度15~30min,再自然缓慢降至室温;
S004,在光阳极导电基底(101)上进行二氧化钛薄膜层(104)制作,通过丝网印刷把二
氧化钛薄膜层(104)整面印到光阳极导电基底(101)上,印刷范围预留出四周封装用尺寸,
然后进行热处理,从室温经1~1.5h升到450~500℃,并保持温度15~30min,再自然缓慢降
至室温,得到光阳极;
S005,在对电极导电基底(108)上进行铂催化层(106)制作,通过丝网印刷把铂浆料整
面印到对电极导电基底(108)上,然后进行热处理,从室温经1~1.5h升到300~450℃,并保
持温度15~30min,再自然缓慢降至室温,得到对电极;
S006,将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位,然后进行烧结热处理,
从室温经2~3h升到450~500℃,并保持温度20~40min,自然缓慢降至室温,得到半成品电
池;
S007,封装完毕后,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行染料吸附18~
24h;
S008,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注;
S009,通过紫外固化胶对封装孔进行封装,得到封装好的大面积染料敏化太阳能电池。
10.无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。

说明书

无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其
制备方法和应用,属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前,世界上能源紧张,太阳能电池作为一种永不枯竭的能源倍受关注,随着市场
需求的发展,太阳能电池的应用领域不断发展。染料敏化太阳能电池被评为第三代太阳能
电池,染料敏化太阳能电池主要由导电基体、半导体电极、染料敏化剂、电解质溶液和对电
极组成,是一类有机无机复合型光电化学太阳电池,随着制备染料敏化太阳能电池面积的
增加,对封装技术的要求也进一步提高,一般封装技术使用的封装树脂容易受到电解质等
因素的影响发生氧化而减短染料敏化太阳能电池的使用寿命。

现有的大面积染料敏化太阳能电池的封装工艺为:将商用热熔胶Surlyn,裁剪成
能包含光阳极大小的方框形状,再用层压机真空热压使光阳极与对电极形成四周密封的腔
体,通过对电极的每个腔体预留一个孔洞,再采用真空灌装,将电解液充满光阳极与对电极
所形成的四周密封的腔体中,再将孔洞密封,得到大面积染料敏化太阳能电池。现有封装工
艺复杂,电池腔体越多需要的孔洞越多,电解液越容易泄漏,且封装材料容易被电解液腐蚀
发生氧化而影响电池寿命。

现有的无铅玻璃粉制备工艺存在软化温度高、熔化温度高、成分原料复杂、玻璃粉
粒径大等问题,以及制备的玻璃粉浆料存在放置后易沉淀等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:

提供一种不易发生氧化,玻璃粉粒度超细,稳定性好,适用于染料敏化太阳能电池
封装的无铅玻璃粉;

进一步地,提供一种无铅玻璃粉的制备方法,该法制备的玻璃粉软化温度低,熔融
温度低,节能减排,制得的无铅玻璃粉粒度细,稳定性好;

更进一步地,提供一种无铅玻璃粉在大面积染料敏化太阳能电池中的应用,使大
面积染料敏化太阳能电池的使用寿命大大延长;

更进一步地,提供一种无铅玻璃粉浆料,该浆料由无铅玻璃粉制得,制得的无铅玻
璃粉浆料有效的防止了粉体的团聚沉淀问题,浆料分散性好、粒度均匀,且具有适用于点胶
法或印刷法的粘稠度,浆料有良好的流变性能,其添加的有机物无毒,易挥发去除,环保性
好;

更进一步地,提供一种无铅玻璃粉浆料的制备方法,该法工艺简单,浆料易于分
散,浆料放置后也不易沉淀;

更进一步地,提供一种无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用,
使大面积染料敏化太阳能电池的使用寿命大大延长;

更进一步地,提供一种大面积染料敏化太阳能电池,该电池电解液不易泄漏,封装
材料耐腐蚀性好,使用寿命长;

更进一步地,提供一种大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,焙烧可形成致密
玻璃体耐腐蚀保护层,提高导电银栅的耐腐蚀性,并且通过导电基体四周的玻璃粉体将光
阳极和对电极封接起来,通过整面印刷的方式,减少了孔洞的数量,简化了封装工艺,可减
慢电解液的泄漏,提高电池的寿命。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2 10~20%、B2O3 5~15%、Bi2O3 40~70%、ZnO 1
~10%、Ai2O3 1~10%、Na2O 0.5~5%、BaO 1~5%和CaO 2~7%。

所述无铅玻璃粉的软化点为425~480℃,线膨胀系数为75~95×10-7/℃

无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:

S01,按重量百分比称取无铅玻璃粉各组分,配制混合料;

S02,将混合料加热熔炼呈玻璃液;

S03,将熔制好的玻璃液搅拌均匀后水淬;

S04,烘干水淬后的玻璃料;

S05,将烘干后的玻璃料粉碎成粉末;

S06,过筛,玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。

S02中,将混合料放入刚玉坩埚中,再放在电炉内加热熔炼,加热熔炼温度为1000
~1500℃,保温10~30min。

S05中的粉碎方法为采用行星球磨法。

无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉70~80%、有机载体15~25%和
添加剂1~5%。

所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇,所述添加剂包括TiO2粉体。

无铅玻璃粉浆料的制备方法,包括以下步骤:

S1,使用无水乙醇配置出适合百分浓度的乙基纤维素溶液;

S2,烧杯中加入适量无铅玻璃粉,再加无水乙醇,使用超声细胞粉碎机超声混合均
匀;

S3,烧杯中再加入松油醇、乙基纤维素溶液和TiO2粉体,放入磁子,使用磁力搅拌
器和超声细胞粉碎机搅拌均匀;

S4,使用旋转蒸发仪旋蒸S3的混合液,制得无铅玻璃粉浆料。

大面积染料敏化太阳能电池,包括相对应的光阳极导电基体和对电极导电基体,
所述对电极导电基体上钻有两个封装孔,所述光阳极导电基体和对电极导电基体的相对面
上相对应地印制有若干导电银栅;所述光阳极导电基体与对电极导电基体相对面的四周一
圈印刷有玻璃体保护层,以及光阳极导电基体和对电极导电基体的导电银栅上均印刷有所
述玻璃体保护层,且其线条宽度比导电银栅线条宽1~3mm;位于四周的一圈玻璃体保护层
将光阳极导电基体和对电极导电基体内部围成一个空腔;空腔内的光阳极导电基体的内表
面印制有二氧化钛薄膜层,空腔内的对电极导电基体的内表面印制有铂催化层,所述二氧
化钛薄膜层和铂催化层之间填充有电解液。

位于四周的所述玻璃体保护层设置有若干圈,若干圈玻璃体保护层呈交互式分别
连于所述光阳极导电基体和对电极导电基体上。

大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:

S001,在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底上钻两个封装孔,以使染
料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注;

S002,在光阳极导电基底和对电极导电基体上通过丝网印刷印制导电银栅,导电
银栅形状为设计的几何图形,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经1~1.5h时间升到450
~500℃,并保持温度15~30min,再自然缓慢降至室温;

S003,通过丝网印刷在导电银栅上印刷上述无铅玻璃粉浆料,使无铅玻璃粉浆料
的形状除覆盖导电基底四周外,其他位置和导电银栅的几何图形一样,且线条宽度比导电
银栅线条宽1~3mm,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经2~3h时间升到450~500℃,并
保持温度15~30min,再自然缓慢降至室温;

S004,在光阳极导电基底上进行二氧化钛薄膜层制作,通过丝网印刷把二氧化钛
薄膜层整面印到光阳极导电基底上,印刷范围预留出四周封装用尺寸,然后进行热处理,从
室温经1~1.5h升到450~500℃,并保持温度15~30min,再自然缓慢降至室温,得到光阳
极;

S005,在对电极导电基底上进行铂催化层制作,通过丝网印刷把铂浆料整面印到
对电极导电基底上,然后进行热处理,从室温经1~1.5h升到300~450℃,并保持温度15~
30min,再自然缓慢降至室温,得到对电极;

S006,将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位,然后进行烧结热处
理,从室温经2~3h升到450~500℃,并保持温度20~40min,自然缓慢降至室温,得到半成
品电池;

S007,封装完毕后,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行染料吸附
18~24h;

S008,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注;

S009,通过紫外固化胶对封装孔进行封装,得到封装好的大面积染料敏化太阳能
电池。

无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。

本发明的大面积染料敏化太阳能电池,以点胶或印刷的方式将此无铅玻璃粉浆料
覆盖住光阳极及对电极的导电银栅,然后在450℃-500℃下焙烧,形成玻璃体保护层,以及
在光阳极和对电极的四周印刷或点胶此无铅玻璃粉浆料,烘干后,将光阳极和对电极对接,
在450℃-500℃下焙烧,将光阳极和对电极封接起来。

本发明提供的无铅玻璃粉的配方及制备方法,以及简易的无铅玻璃粉浆料及其制
备流程,有效的防止了粉体的团聚沉淀问题,其通过超声分散,使得制备出来的浆料分散性
好、粒度均匀,且具有适用于点胶法或印刷法的粘稠度,浆料有良好的流变性能,其添加的
有机物无毒,易挥发去除,环保性好,在450-500℃下焙烧,可形成致密玻璃体耐腐蚀保护
层,提高导电银栅的耐腐蚀性,并且通过FTO导电玻璃四周的玻璃粉体将光阳极和对电极封
接起来,通过整面印刷的方式,减少了孔洞的数量,简化封装工艺,可减慢电解液的泄漏,提
高电池的寿命。

本发明提供的大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法,电池电解液不易泄漏,
封装材料耐腐蚀性好,使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1:

如图1所示,无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2 12%、B2O3 6%、Bi2O3 65%、ZnO
5%、Ai2O3 5%、Na2O 1%、BaO 3%和CaO3%。

无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:按上述重量称取无铅玻璃粉各组分,混合
后,在1300℃的升降炉中熔炼30分钟得到玻璃液,再将玻璃液进行淬水急冷后烘干得到玻
璃小颗粒,最后将玻璃小颗粒在球料比为3:1,转速450~500转/分钟的行星式高能球磨机
中球磨8~10小时,得到低熔点玻璃粉。然后过筛,得玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃
粉。经测试,本发明无铅玻璃粉的软化点在425~480℃之间,线膨胀系数在75~95×10-7/℃
之间。

无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉71%、有机载体25%和添加剂
4%。

所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇,所述添加剂包括TiO2粉体。

无铅玻璃粉浆料,是用所述无铅玻璃粉与添加剂和有机载体配制所得。包括以下
步骤:

(1)先使用无水乙醇配置出12%乙基纤维素溶液。把500ml烧杯放到电子天平上,
清零,然后向烧杯中加176g无水乙醇,将烧杯拿到磁力搅拌器上,向烧杯中放入一个磁子,
打开磁力搅拌,使杯中液体出现较大漩涡。将称量纸放到电子天平上,清零,称量进口乙基
纤维素24g,缓慢撒入磁力搅拌器上烧杯里的乙醇中,使用保鲜膜封住烧杯口,使其搅拌约
4h,达到匀质透明状,收集起来备用。

(2)将250ml烧杯放到天平上,清零,再向烧杯中加入玻璃粉40g,然后加无水乙醇
170g,使用无水乙醇超声清洗超声细胞粉碎机探头后,将烧杯放入超声细胞粉碎机中,向上
旋至探头距离烧杯底部约3cm处,打开超声细胞粉碎机,功率调至220w,超声间隙设为2s,超
声时间设为15min,超声15min后,静置约20min,如此再超声3次。

(3)将超声后的烧杯液体转移入500ml烧杯,向烧杯中加入松油醇12g,TiO2商业粉
2g,再加入12%乙基纤维素溶液18g。向烧杯中放入磁子,将烧杯放入超声细胞粉碎机中,超
声15min再搅拌15min,之后再超声搅拌各3次。

(4)将烧杯液体转移入500ml茄形瓶中,将茄形瓶装入旋蒸仪,提前打开旋蒸仪,使
冷却温度降到-30℃左右,使旋蒸仪水槽里水温达到设定温度40℃。缓慢降压旋蒸至烧瓶里
浆料粘稠且基本不再连续滴落液滴,关闭旋蒸仪,取下茄形瓶,使用塑料药匙取出无铅玻璃
粉浆料。

大面积染料敏化太阳能电池,包括相对应的光阳极导电基体101和对电极导电基
体108,所述对电极导电基体108上钻有两个封装孔,所述光阳极导电基体101和对电极导电
基体108的相对面上相对应地印制有若干导电银栅102;所述光阳极导电基体101与对电极
导电基体108相对面的四周一圈印刷有玻璃体保护层103,105,以及光阳极导电基体101和
对电极导电基体108的导电银栅102上均印刷有所述玻璃体保护层103,105,且其线条宽度
比导电银栅102线条宽3mm;位于四周的一圈玻璃体保护层103,105将光阳极导电基体101和
对电极导电基体108内部围成一个空腔;空腔内的光阳极导电基体101的内表面印制有二氧
化钛薄膜层104,空腔内的对电极导电基体108的内表面印制有铂催化层106,所述二氧化钛
薄膜层104和铂催化层106之间填充有电解液107。

光阳极导电基体101和对电极导电基体108均优选为FTO导电玻璃。

优选地,二氧化钛薄膜层104略小于空腔宽度。

优选地,位于四周的所述玻璃体保护层103,105设置有若干圈,若干圈玻璃体保护
层103,105呈交互式分别连于所述光阳极导电基体101和对电极导电基体108上,优选地,圈
数为3圈,以便多重保护,防止电解液107泄露。

大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:

S001,在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底108上钻两个封装孔,以使
染料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注;

S002,在光阳极导电基底101和对电极导电基体108上通过丝网印刷印制导电银栅
102,导电银栅102形状为设计的几何图形,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经1h时间升
到500℃,并保持温度15min,再自然缓慢降至室温;

S003,通过丝网印刷在导电银栅102上印刷上述无铅玻璃粉浆料,使无铅玻璃粉浆
料的形状除覆盖导电基底四周外,其他位置和导电银栅102的几何图形一样,且线条宽度比
导电银栅102线条宽3mm,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经2h时间升到500℃,并保持
温度30min,再自然缓慢降至室温;

S004,在光阳极导电基底101上进行二氧化钛薄膜层104制作,通过丝网印刷把二
氧化钛薄膜层104整面印到光阳极导电基底101上,印刷范围预留出四周封装用尺寸,然后
进行热处理,从室温经1h升到450℃,并保持温度15min,再自然缓慢降至室温,得到光阳极;

S005,在对电极导电基底108上进行铂催化层106制作,通过丝网印刷把铂浆料整
面印到对电极导电基底108上,然后进行热处理,从室温经1h升到430℃,并保持温度30min,
再自然缓慢降至室温,得到对电极;

S006,将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位,然后进行烧结热处
理,从室温经2h升到500℃,并保持温度30min,自然缓慢降至室温,得到半成品电池;

S007,封装完毕后,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔注射染料,每隔
2小时注射一次,放于避光恒温恒湿柜中,进行染料吸附20h;

S008,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注;

S009,通过紫外固化胶对封装孔进行封装,得到封装好的大面积染料敏化太阳能
电池。

无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。

实施例2:

如图1所示,无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2 20%、B2O3 15%、Bi2O3 40%、ZnO
10%、Ai2O310%、Na2O 2%、BaO 1%和CaO 2%。

无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:按上述重量称取无铅玻璃粉各组分,混合
后,在1000℃的升降炉中熔炼10分钟得到玻璃液,再将玻璃液进行淬水急冷后烘干得到玻
璃小颗粒,最后将玻璃小颗粒在球料比为3:1,转速450转/分钟的行星式高能球磨机中球磨
10小时,得到低熔点玻璃粉。然后过筛,得玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。经测试,
本发明无铅玻璃粉的软化点在425~480℃之间,线膨胀系数在75~95×10-7/℃之间。

无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉80%、有机载体15%和添加剂
5%。

所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇,所述添加剂包括TiO2粉体。

无铅玻璃粉浆料,是用所述无铅玻璃粉与添加剂和有机载体配制所得。包括以下
步骤:

(1)先使用无水乙醇配置出12%乙基纤维素溶液。把500ml烧杯放到电子天平上,
清零,然后向烧杯中加176g无水乙醇,将烧杯拿到磁力搅拌器上,向烧杯中放入一个磁子,
打开磁力搅拌,使杯中液体出现较大漩涡。将称量纸放到电子天平上,清零,称量进口乙基
纤维素24g,缓慢撒入磁力搅拌器上烧杯里的乙醇中,使用保鲜膜封住烧杯口,使其搅拌约
4h,达到匀质透明状,收集起来备用。

(2)将250ml烧杯放到天平上,清零,再向烧杯中加入玻璃粉40g,然后加无水乙醇
170g,使用无水乙醇超声清洗超声细胞粉碎机探头后,将烧杯放入超声细胞粉碎机中,向上
旋至探头距离烧杯底部约3cm处,打开超声细胞粉碎机,功率调至220w,超声间隙设为2s,超
声时间设为15min,超声15min后,静置约20min,如此再超声3次。

(3)将超声后的烧杯液体转移入500ml烧杯,向烧杯中加入松油醇6.3g,TiO2商业
粉2.5g,再加入12%乙基纤维素溶液10g。向烧杯中放入磁子,将烧杯放入超声细胞粉碎机
中,超声15min再搅拌15min,之后再超声搅拌各3次。(4)将烧杯液体转移入500ml茄形瓶中,
将茄形瓶装入旋蒸仪,提前打开旋蒸仪,使冷却温度降到-30℃左右,使旋蒸仪水槽里水温
达到设定温度40℃。缓慢降压旋蒸至烧瓶里浆料粘稠且基本不再连续滴落液滴,关闭旋蒸
仪,取下茄形瓶,使用塑料药匙取出无铅玻璃粉浆料。

大面积染料敏化太阳能电池,包括相对应的光阳极导电基体101和对电极导电基
体108,所述对电极导电基体108上钻有两个封装孔,所述光阳极导电基体101和对电极导电
基体108的相对面上相对应地印制有若干导电银栅102;所述光阳极导电基体101与对电极
导电基体108相对面的四周一圈印刷有玻璃体保护层103,105,以及光阳极导电基体101和
对电极导电基体108的导电银栅102上均印刷有所述玻璃体保护层103,105,且其线条宽度
比导电银栅102线条宽2mm;位于四周的一圈玻璃体保护层103,105将光阳极导电基体101和
对电极导电基体108内部围成一个空腔;空腔内的光阳极导电基体101的内表面印制有二氧
化钛薄膜层104,空腔内的对电极导电基体108的内表面印制有铂催化层106,所述二氧化钛
薄膜层104和铂催化层106之间填充有电解液107。

光阳极导电基体101和对电极导电基体108均优选为FTO导电玻璃。

优选地,二氧化钛薄膜层104略小于空腔宽度。

优选地,位于四周的所述玻璃体保护层103,105设置有若干圈,若干圈玻璃体保护
层103,105呈交互式分别连于所述光阳极导电基体101和对电极导电基体108上,优选地,圈
数为2圈,以便多重保护,防止电解液107泄露。

大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:

S001,在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底108上钻两个封装孔,以使
染料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注;

S002,在光阳极导电基底101和对电极导电基体108上通过丝网印刷印制导电银栅
102,导电银栅102形状为设计的几何图形,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经1.5h时间
升到450℃,并保持温度30min,再自然缓慢降至室温;

S003,通过丝网印刷在导电银栅102上印刷上述无铅玻璃粉浆料,使无铅玻璃粉浆
料的形状除覆盖导电基底四周外,其他位置和导电银栅102的几何图形一样,且线条宽度比
导电银栅102线条宽2mm,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经3h时间升到450℃,并保持
温度15min,再自然缓慢降至室温;

S004,在光阳极导电基底101上进行二氧化钛薄膜层104制作,通过丝网印刷把二
氧化钛薄膜层104整面印到光阳极导电基底101上,印刷范围预留出四周封装用尺寸,然后
进行热处理,从室温经1.5h升到500℃,并保持温度30min,再自然缓慢降至室温,得到光阳
极;

S005,在对电极导电基底108上进行铂催化层106制作,通过丝网印刷把铂浆料整
面印到对电极导电基底108上,然后进行热处理,从室温经1.5h升到300℃,并保持温度
15min,再自然缓慢降至室温,得到对电极;

S006,将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位,然后进行烧结热处
理,从室温经3h升到450℃,并保持温度40min,自然缓慢降至室温,得到半成品电池;

S007,封装完毕后,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔注射染料,每隔
2小时注射一次,放于避光恒温恒湿柜中,进行染料吸附24h;

S008,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注;

S009,通过紫外固化胶对封装孔进行封装,得到封装好的大面积染料敏化太阳能
电池。

无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。

实施例3:

如图1所示,无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2 10%、B2O3 5%、Bi2O3 70%、ZnO
1%、Ai2O3 1%、Na2O 1%、BaO 5%和CaO 7%。

无铅玻璃粉的制备方法,包括以下步骤:按上述重量称取无铅玻璃粉各组分,混合
后,在1500℃的升降炉中熔炼20分钟得到玻璃液,再将玻璃液进行淬水急冷后烘干得到玻
璃小颗粒,最后将玻璃小颗粒在球料比为3:1,转速500转/分钟的行星式高能球磨机中球磨
8小时,得到低熔点玻璃粉。然后过筛,得玻璃粉粒径为在5μm以下的超细玻璃粉。经测试,本
发明无铅玻璃粉的软化点在425~480℃之间,线膨胀系数在75~95×10-7/℃之间。

无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉75%、有机载体24%和添加剂
1%。

所述有机载体包括乙基纤维素和松油醇,所述添加剂包括TiO2粉体。

无铅玻璃粉浆料,是用所述无铅玻璃粉与添加剂和有机载体配制所得。包括以下
步骤:

(1)先使用无水乙醇配置出12%乙基纤维素溶液。把500ml烧杯放到电子天平上,
清零,然后向烧杯中加176g无水乙醇,将烧杯拿到磁力搅拌器上,向烧杯中放入一个磁子,
打开磁力搅拌,使杯中液体出现较大漩涡。将称量纸放到电子天平上,清零,称量进口乙基
纤维素24g,缓慢撒入磁力搅拌器上烧杯里的乙醇中,使用保鲜膜封住烧杯口,使其搅拌约
4h,达到匀质透明状,收集起来备用。

(2)将250ml烧杯放到天平上,清零,再向烧杯中加入玻璃粉37.5g,然后加无水乙
醇170g,使用无水乙醇超声清洗超声细胞粉碎机探头后,将烧杯放入超声细胞粉碎机中,向
上旋至探头距离烧杯底部约3cm处,打开超声细胞粉碎机,功率调至220w,超声间隙设为2s,
超声时间设为15min,超声15min后,静置约20min,如此再超声3次。

(3)将超声后的烧杯液体转移入500ml烧杯,向烧杯中加入松油醇10.2g,TiO2商业
粉0.5g,再加入12%乙基纤维素溶液15g。向烧杯中放入磁子,将烧杯放入超声细胞粉碎机
中,超声15min再搅拌15min,之后再超声搅拌各3次。(4)将烧杯液体转移入500ml茄形瓶中,
将茄形瓶装入旋蒸仪,提前打开旋蒸仪,使冷却温度降到-30℃左右,使旋蒸仪水槽里水温
达到设定温度40℃。缓慢降压旋蒸至烧瓶里浆料粘稠且基本不再连续滴落液滴,关闭旋蒸
仪,取下茄形瓶,使用塑料药匙取出无铅玻璃粉浆料。

大面积染料敏化太阳能电池,包括相对应的光阳极导电基体101和对电极导电基
体108,所述对电极导电基体108上钻有两个封装孔,所述光阳极导电基体101和对电极导电
基体108的相对面上相对应地印制有若干导电银栅102;所述光阳极导电基体101与对电极
导电基体108相对面的四周一圈印刷有玻璃体保护层103,105,以及光阳极导电基体101和
对电极导电基体108的导电银栅102上均印刷有所述玻璃体保护层103,105,且其线条宽度
比导电银栅102线条宽1mm;位于四周的一圈玻璃体保护层103,105将光阳极导电基体101和
对电极导电基体108内部围成一个空腔;空腔内的光阳极导电基体101的内表面印制有二氧
化钛薄膜层104,空腔内的对电极导电基体108的内表面印制有铂催化层106,所述二氧化钛
薄膜层104和铂催化层106之间填充有电解液107。

光阳极导电基体101和对电极导电基体108均优选为FTO导电玻璃。

优选地,二氧化钛薄膜层104略小于空腔宽度。

优选地,位于四周的所述玻璃体保护层103,105设置有若干圈,若干圈玻璃体保护
层103,105呈交互式分别连于所述光阳极导电基体101和对电极导电基体108上,优选地,圈
数为4圈,以便多重保护,防止电解液107泄露。

大面积染料敏化太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:

S001,在大面积染料敏化太阳能电池的对电极导电基底108上钻两个封装孔,以使
染料敏化太阳能电池进行染料吸附和电解质的灌注;

S002,在光阳极导电基底101和对电极导电基体108上通过丝网印刷印制导电银栅
102,导电银栅102形状为设计的几何图形,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经1.2h时间
升到480℃,并保持温度20min,再自然缓慢降至室温;

S003,通过丝网印刷在导电银栅102上印刷上述无铅玻璃粉浆料,使无铅玻璃粉浆
料的形状除覆盖导电基底四周外,其他位置和导电银栅102的几何图形一样,且线条宽度比
导电银栅102线条宽1mm,然后在马弗炉中进行热处理,从室温经2.5h时间升到480℃,并保
持温度25min,再自然缓慢降至室温;

S004,在光阳极导电基底101上进行二氧化钛薄膜层104制作,通过丝网印刷把二
氧化钛薄膜层104整面印到光阳极导电基底101上,印刷范围预留出四周封装用尺寸,然后
进行热处理,从室温经1.2h升到480℃,并保持温度20min,再自然缓慢降至室温,得到光阳
极;

S005,在对电极导电基底108上进行铂催化层106制作,通过丝网印刷把铂浆料整
面印到对电极导电基底108上,然后进行热处理,从室温经1.2h升到450℃,并保持温度
25min,再自然缓慢降至室温,得到对电极;

S006,将步骤S004、S005得到的光阳极和对电极进行图形对位,然后进行烧结热处
理,从室温经2.5h升到480℃,并保持温度20min,自然缓慢降至室温,得到半成品电池;

S007,封装完毕后,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔注射染料,每隔
2小时注射一次,放于避光恒温恒湿柜中,进行染料吸附18h;

S008,使用真空吸盘注射器通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注;

S009,通过紫外固化胶对封装孔进行封装,得到封装好的大面积染料敏化太阳能
电池。

无铅玻璃粉或无铅玻璃粉浆料在大面积染料敏化太阳能电池中的应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人
员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。

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本发明公开了一种无铅玻璃粉、无铅玻璃粉浆料、大面积染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用,无铅玻璃粉,包括以下组分:SiO2?1020、B2O3?515、Bi2O3?4070、ZnO?110、Ai2O3?110、Na2O?0.55、BaO?15和CaO?27。无铅玻璃粉浆料,包括以下组分:所述无铅玻璃粉7080、有机载体1525和添加剂15。本发明形成的致密玻璃体耐腐蚀保护层,可提高导电银栅的耐腐蚀。

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