溶胶凝胶型喷墨打印机用纳米铝粉墨水的加工方法技术

一种溶胶凝胶型喷墨打印机用纳米铝粉墨水的加工方法。将异丙醇铝和去离子水混合搅拌1小时水解，隔段时间加入硝酸，形成白色透明氧化铝溶胶，备用；将纳米铝粉按一定质量比例逐步加入以上溶胶凝胶中共混，用搅拌设备将以上共混溶胶凝胶均匀分散，在分散过程中将分散剂分批次加入，将聚丙烯醇缩丁醛批次加入以上溶胶凝胶中，再将以上溶胶凝胶液继续进行搅拌，即得到性能优异的喷墨打印机用溶胶凝胶型纳米铝粉墨水。本发明专利技术的方法应用于薄膜太阳能电池生产的生产工艺简单、制造生产成本低；所生产的薄膜太阳能电池自然且低污染、价格降低、适合可携式电子产品，是未来极具竞争力的能源替代方案，潜在着极其广阔的实用性及市场推广前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种。将异丙醇铝和去离子水混合搅拌1小时水解，隔段时间加入硝酸，形成白色透明氧化铝溶胶，备用；将纳米铝粉按一定质量比例逐步加入以上溶胶凝胶中共混，用搅拌设备将以上共混溶胶凝胶均匀分散，在分散过程中将分散剂分批次加入，将聚丙烯醇缩丁醛批次加入以上溶胶凝胶中，再将以上溶胶凝胶液继续进行搅拌，即得到性能优异的喷墨打印机用溶胶凝胶型纳米铝粉墨水。本专利技术的方法应用于薄膜太阳能电池生产的生产工艺简单、制造生产成本低；所生产的薄膜太阳能电池自然且低污染、价格降低、适合可携式电子产品，是未来极具竞争力的能源替代方案，潜在着极其广阔的实用性及市场推广前景。【专利说明】
本专利涉及一种，特别是一种 应用于薄膜太阳能电池纳米铝粉墨水的加工方法。
技术介绍
随着人类文明迅速地发展，对能源的需求与依賴也与日俱增，传统的石油、天然气 及燃煤等石化能源，因为大量开采的原因，不但很快地将面临枯竭的危机，近来格也剧烈波 动。此外，燃烧石化能源后将产生二氧化碳等废弃物而造成溫室效应及酸雨等环境污染，因 此目前全球对于再生能源的重视也日渐提高，像是利用风、水力及太阳能等，这类自然且低 污染性的能源，是未来极具竞争力的能源替代方案。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环 境污染。据统计，太阳每年照射到地球的能量约为目前人类所需电力的五十万倍，充分利用 太阳能，是解决能源问题发展趋势。在太阳能的有效利用当中，大阳能光电利用是近些年来 发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。制作太阳能电池主要是以 半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，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电池；3、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。 目前光电转换效率最高者，首推III-V族半导体无机材料系列。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：包括非晶娃，光电转换效率约9 % ;多晶娃，光电转换效率约14 % ;单晶娃，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，质轻又无破裂之处 的全塑化有机太阳能电池可采用印刷的加工技术来实现，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。 有机-无机复合太阳能电池是基于有机共轭高分子-无机纳米晶复合材料体系的 太阳能电池，因同时具有机高分子材料成膜性好，能级结构及带隙易于调节，可以通过湿法 制备低成本、大面积、柔性太阳能电池器件以及无机纳米晶材料高稳定性，高迁移率，可构 筑有序纳米结构等优点，而成为近年来太阳能电池领域的研究热点。 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。 金属纳米粒子可以引导光更好地进入太阳能电池，防止光逃逸。在传统的"厚膜" 太阳能电池中，纳米粒子没有什么效果，因为所有的光线吸收都是通过这种膜，这就依赖它 的厚度。然而，对于薄膜而言，纳米粒子就可以发挥很大作用。它们的散射增加了光停留在 薄膜中的时间，使总体吸收的光达到一种水平，可以媲美传统的太阳能电池。 铝与银纳米粒子在可见部分的频谱中，可以很好地聚焦光线进入太阳能电池。但 是光学共振也会导致纳米粒子吸收光，这就意味着太阳能电池的效率会较低。银纳米粒子 共振正好处在太阳能电池关键吸收光谱部分，所以光的吸收是相当可观的。铝纳米粒子共 振超出了太阳能电池关键光谱部分。对能量的损耗较小，此外，铝粒子很容易钝化，虽然会 改变形状和大小，钝化后纳米粒子属性变化很小。纳米粒子有凹凸不平的表面，散射光线会 更多地进入广谱波长范围。这会带来更大的吸收，从而提高电池的整体效率。 喷墨印刷技术可以通过液态有机材料的均匀沉积形成薄膜层，因此，这种技术在 理论上能够更好地解决大的光活化物尺寸问题。按需喷墨工艺，可以精确地按所需量将材 料沉积在适当位置。由于喷墨系统对材料的利用率非常高，可以降低制造生产成本。 为适应以上工业需求，我们专利技术了用溶胶-凝胶法制备纳米铝粉墨水。该墨水通 过喷墨打印设备，既可以使用于薄膜太阳能电池的背光板处，也可以使用于薄膜太阳能电 池的入光膜表面，同时也可以使用于薄膜太阳能电池的中间层，提高太阳能电池的光吸收 效率。提高太阳能电池的发电效率。
技术实现思路
本专利技术的目是设计一种。纳米 铝粉墨水通过喷墨打印设备，既可以使用于薄膜太阳能电池的背光板处，也可以使用于薄 膜太阳能电池的入光膜表面，同时也可以使用于薄膜太阳能电池的中间层，以提高太阳能 电池的光吸收效率、提高太阳能电池的发电效率。加工方法包括如下步骤： 本专利技术的溶胶凝胶型喷墨打印机用纳米铝粉墨水的方法，包括如下步骤： (1) 将质量比为1:1~1:50的异丙醇铝和去离子水混合搅拌1小时水解，间隔5~10分钟 时间加入硝酸，形成白色透明氧化铝溶胶，备用； (2) 将纳米铝粉逐步加入以上溶胶凝胶中共混； (3) 用搅拌机将以上共混溶胶凝胶均匀分散； (4) 在分散过程中将分散剂分批次加入溶胶凝胶； (5) 将聚丙烯醇缩丁醛分批次加入以上溶胶凝胶中； (6) 将以上溶胶凝胶液继续搅拌1. 5?3小时，得到喷墨打印机用溶胶凝胶型纳米铝粉 墨水。 步骤（1)异丙醇铝与去离子水在温度为85?95°C下混合搅拌1小时水解。 步骤（2)所述的加入纳米铝粉质量占氧化铝溶胶质量的1?5%。 步骤（3)搅拌机转速为10000?100000转/分，搅拌时间为1. 5?3小时。 步骤（4)分散剂至少分三批次，分散剂用量为混合液总量的1/10000?1/1000， 所述的分散剂为EFKA-4300 ; 步骤（5)中聚丙烯醇缩丁醛的添加量占混合液质量的1?5% ;聚丙烯醇缩丁醛在 1. 5?3小时内分批次加入溶胶凝胶。 溶胶凝胶型纳米铝粉墨水通过喷墨打印工艺，可以达到精确地按所需量将材料沉 积在适当位置，材料的利用率极高，制备出的太阳能电池的质轻又无破裂之处。 纳米金属铝粒子很容易钝化，虽然会改变形状和大小，钝化后纳米粒子属性变化 很小。纳米粒子有凹凸不平的表面，散射光线会更多地进入广谱波长范围。这会带来更大的 吸收，从而提高电池的整体效率。金属铝纳米粒子的散射增加了光停留在薄膜中的时间，使 总体吸收的光达到一种水平，可以媲美传统的太阳能电池。经使用本专利技术墨水处理的薄膜 太阳能电池比未经本墨水处理的薄膜太阳能电池性能提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶胶凝胶型喷墨打印机用纳米铝粉墨水的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将质量比为1:1~1:50的异丙醇铝和去离子水混合搅拌1小时水解，间隔5~10分钟加入硝酸，形成白色透明氧化铝溶胶，备用；（2）将纳米铝粉逐步加入以上溶胶凝胶中共混；（3）用搅拌机将以上共混溶胶凝胶均匀分散；（4）在分散过程中将分散剂分批次加入溶胶凝胶；（5）将聚丙烯醇缩丁醛分批次加入以上溶胶凝胶中；（6）将以上溶胶凝胶液继续搅拌1.5～3小时，得到喷墨打印机用溶胶凝胶型纳米铝粉墨水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张迎晨，吴红艳，张夏楠，赵瑞浩，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41