陶瓷纳米颗粒系墨水的制剂制造技术

本发明专利技术涉及包含氮化铝纳米粒子、至少一种分散剂和至少一种水性溶剂的制剂，涉及用于获得所述制剂的方法以及涉及其用于获得找平阻挡层的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于用于制造在基板上的找平阻挡层的在溶液中的陶瓷纳米粒子制剂的领域。专利技术背景金属基板可以用于设计光伏太阳能电池。当制造光伏太阳能电池时，用作基板的材料必须具有低的表面粗糙度并且必须是平坦的，并且当所使用的基板是金属基板时更是严格如此。否则，背电极、前电极和金属基板之间的电接触(如果产生的话)将会产生负面影响太阳能电池性能的局部短路(针孔)。如果基板过度粗糙，则粗糙度可以防止层的沉积免于均匀并且一致地覆盖基板的结构，尤其是当为了形成半导体的结构而沉积的层是薄层时(大约若干百分之一纳米)。在这种情况下，电池中沉积层的界面之间的接触不适合的区域负面影响太阳能电池性能。使用具有低表面粗糙度的基板的另一个优点是，使不需要的杂质从基板向随后的光伏太阳能电池的有源层迁移的影响最小化。同样地，这些杂质的存在促使载流子复合，负面影响了太阳能电池性能。在金属基板的情况下，在文献中不存在被接受为通用标准的数值；存在报道在20和60nm(Ra)之间的平均表面粗糙度的相关制品[F.Kesslery D.Rudmann，“Technological aspects of flexible CIGS solar cells and modules(柔性CIGS太阳能电池和模块的技术方面)”，Solar Energy(太阳能)77，685(2004)；K.Otte等人，“Flexible Cu(Ga，In)Se2thin-film solar cells for space application(用于太空应用的柔性Cu(Ga、In)Se2薄膜太阳能电池)”，Thin Solid Films(固体薄膜)511-512，613(2006)；N.G Dhere等人，“Lightweight CIGS2thin-film solar cells on stainless steel foil(不锈钢箔上的轻重量CIGS2薄膜太阳能电池)”，17th EUPVSEC(2001)；以及R.Wuerz等人，“CIGS thin-film solar cells on steel substrates(钢基板上的CIGS薄膜太阳能电池)”，Thin Solid Films(固体薄膜)517，2415(2009)]。这种材料的供应厂商使用类似的数值。可以使用的金属基板(钛、不同的钢合金、铝等…)含有为它们提供硬度、传导性、延展性、光泽等性能的固有元素，但是在一些情况下，它们对太阳能电池运行有害，因为在例如由Si、CIGSe(铜铟镓硒)、CIS(铜铟硒)等形成电池所需的热处理期间，金属杂质从基板扩散至半导体的p-n结，促使载流子复合并且显示出光电效率的急剧下降。例如，这是铁、镍或铬的情况。然而，舍弃这些物质并非显而易见：例如，镍使钢变得柔性，或者铬使钢耐潮。因此需要在太阳能电池的设计中包括这样的层：当对分层结构进行热处理时所述层防止这些金属杂质扩散。为实现此目的，必须选择适合的材料，所述合适的材料不与基板或电池反应，具有与半导体的热膨胀系数相似的热膨胀系数，具有允许随后的电池层的生长的网络结构，并且具有不允许金属元素通过其扩散的微结构。因此，在柔性基板上的CIGS技术系光伏太阳能电池的设计中，最佳方案是使用具有低表面粗糙度的基板，并且在电池的结构中插入找平层是防止短路形成和阻止金属杂质从基板向电池扩散的基本要求。文献US 2004/0144419 A1涉及使用在基板和电极之间的阻挡层以防止物种从基板向电极扩散。所述层基于陶瓷材料，如氮化硅、氧氮化硅、氮化铝、氧氮化铝、二氧化硅和氧氮化硅。然而，在所述系统中，对于基板来说必须具有低表面粗糙度(或良好的平坦性)以防止短路并且保证合适的电池运行。阻挡层常规上通过物理方式如蒸发、e-束(电子束)或阴极溅射沉积。然而，沉积的层总是一致的，即重新产生基板的形态，因此不可能补偿表面缺陷。当使用这些方法时，较厚的层通常不沉积，因为除了归因于积累的应力的高概率的层离之外，所需要的处理时间将会另外意指该处理不是有成本竞争力的。在基于CIGS技术的太阳能电池的设计中涉及的吸收层的厚度为约1至1.5μm。因此对于在其上制造它们的基板来说，重要的是具有低表面粗糙度，或者换句话说，良好的平坦性。另外，基板的峰可能会促使电池的背接触与前接触之间由于两个层之间的电气连续性或由于隧道效应而引起的短路，因为它们之间的半导体材料不是非常厚。对金属基板材料供应厂商限定这些规格涉及下列缺点：显著减少可用的供应厂商，高原料成本和因此的高终产物成本，以及接收原料时需要具有验证工具或品质计划。因此需要减少与太阳能电池生产相关的成本和上述缺点。在这种意义上，既然所谓的刮刀技术允许沉积较厚的层，因而该技术允许降低与制造过程相关的成本，原因在于在其上沉积层的基板不需要具有非常低的表面粗糙度。因此允许用具有较低品质的金属基板以较低原料成本加工，并且具有更大范围的供应厂商。借助这种技术，还可以防止有机溶剂的使用，并且防止待沉积的制剂免于包含水作为溶剂或分散剂。尽管存在用于水性制剂的其他沉积技术，但是这些技术还涉及某些问题。所谓的旋涂技术因此允许使用所述制剂和薄的层厚度，但是其不是适合大规模生产的技术。进而，丝网印刷允许使用水性制剂并且适合大规模生产，但是不能获得为获得找平层所需的小的层厚度。此外，在现有技术水平下使用的沉积方法包括有机溶剂的使用，其涉及环境问题。用于在固体基板上形成找平阻挡层的备选方案是使用基于纳米粒子分散体的制剂。决定纳米粒子分散体的性能的因素是粒子的尺寸和形状、分散体的表面性能、粒子之间的相互作用、粒子与分散介质的分子之间的相互作用以及粒子与具有来自添加剂(分散剂或抗絮凝剂、稳定剂、润湿剂)的其他可能存在的分子的介质的分子之间的相互作用。除了小粒径和高润湿性之外，纳米粒子分散体必须均匀并且显示出随时间的稳定性并且可以方便地再分散，因为它们的使用旨在将基板的层找平。除了这些特性，待配制的体系必须具有适合的粘度和流变行为，以用于借助刮刀技术涂覆。专利技术简述本专利技术提供一种包含氮化铝纳米粒子的制剂，其用于制造在粗糙的、优选金属的基板上的找平层，所述制剂能够借助刮刀技术沉积在所述基板上。在一个特别有利的方式中，本专利技术的制剂包含水作为溶剂。选择水作为陶瓷层的制剂中的溶剂，这防止了使用有机溶剂，并且因此符合REACH(化学物质的注册、评估、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制剂，所述制剂包含氮化铝纳米粒子、至少一种分散剂和至少一种水性溶剂，其中所述氮化铝纳米粒子具有490nm的最大尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.04 ES P2012310501.一种制剂，所述制剂包含氮化铝纳米粒子、至少一种分散剂和至
少一种水性溶剂，其中所述氮化铝纳米粒子具有490nm的最大尺寸。
2.根据权利要求1所述的制剂，其中所述一种或多种分散剂相对于
氮化铝纳米粒子重量的重量比介于0.001至5之间，并且所述一种或多种
溶剂相对于氮化铝纳米粒子重量的重量比介于25至50之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制剂，其中所述分散剂选自由
聚丙烯酸盐和硫酸化聚合物盐组成的组。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制剂，其中所述水性溶剂选自
由水以及水与有机溶剂的混合物组成的组，其中所述有机溶剂选自醇、酮
和酯。
5.根据权利要求4所述的制剂，其中所述水性溶剂由水组成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制剂，其中所述氮化铝纳米
粒子具有在2nm至350nm之间的最大尺寸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制剂，其中所述氮化铝纳米
粒子具有在10nm至50nm之间的最大尺寸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制剂，所述制剂还包含至少一
种润湿剂。
9.根据权利要求8所述的制剂，其中所述润湿剂选自由聚乙二醇烷
基醚、氧化乙烯聚合物、硅氧烷和多元醇组成的组。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的制剂，其中所述一种或多种
润湿剂相对于氮化铝纳米粒子重量的重量比介于0.2至2.5之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的制剂，所述制剂还包含至少一
种聚合物。
12.根据权利要求11所述的制剂，其中所述聚合物选自由聚乙烯吡
咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇、多元醇树脂和它们的混合物组成的组。
13.根据权利要求11至12中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆里亚·吉莱拉格兰德斯，劳拉·洛佩斯加西亚，拉亚·弗兰切斯克德卡斯特多，何塞·玛丽亚·德尔加多加西亚，埃米利奥·桑切斯科尔特宗，
申请(专利权)人：阿文戈亚太阳能新技术公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES