硅量子点硼浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅量子点硼浆及其制备方法。所述硅量子点硼浆包括如下重量份的组分：硅量子点1

【技术实现步骤摘要】
硅量子点硼浆及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电材料
，尤其涉及一种硅量子点硼浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]量子点是一种优异的发光材料，在发光二极管、平板显示器等领域有着广泛的应用前景；用于锂离子电池时能大幅提高负极的克容量，提高电池续航能力；基于硅量子点的硼浆可用来制造高效太阳能电池，促进光电平价上网。本专利技术属于新材料、新能源领域。
[0003]目前也有关于硅量子点的报道，如除革鑫新能源之外，生产纳米硅的公司还有日本帝人株式会社和苏州金瑞晨科技有限公司。前者用硅烷为原料，生产球形纳米硅，直径为20nm；后者用硅粉为原料，生产球形纳米硅，直径约为50nm。
[0004]但是在实际生产中发现，目前现有的硅纳米粒子合成技术存在许多需要改进的地方：
[0005]1、帝人的纳米硅合成技术以硅烷为原料，用高功率二氧化碳激光对硅烷进行裂解形成气态硅原子簇；金瑞晨的纳米硅合成技术以硅粉为原料，用高温等离子体对硅粉进行热蒸发形成气态硅原子簇；硅原子簇冷却生成纳米硅粒子。硅烷和硅粉是从石英砂生产出来的工业原料，价格比石英砂贵。
[0006]2、现有的纳米硅核壳结构的合成方法一般通过两步或多个步骤完成。通常先制备核然后制备壳。工序步骤较为复杂。
[0007]在量子点应用领域中，目前有在发光二极管、平板显示方面有着广泛的应用。为了方便形成量子点图案膜层，目前出现量子点墨水，以便于根据图案灵活打印成所需的量子点图案膜层。但是由于量子点特性，现有量子点墨水存在量子点分散不均匀，易发生量子点团聚现象和易发生沉积不良现象，而且流变性能不理想，从而影响了量子点墨水印刷的质量。
[0008]如目前公开纳米硅硼浆通常利用添加剂的分散性能将单分散的纳米硅粒子分散在有机溶剂中。目前适用于丝网印刷的纳米硅硼浆普遍存在一个问题，在太阳能电池硅片上印刷线条图案时，经常发生严重的外延拓展，线条不整齐，线宽不符合要求。主要原因是因为纳米硅粒子很容易被溶剂分子带着一起流动导致外延拓展。再则太阳能电池都经过一道制绒工序将硅片的阳光面腐蚀成几个微米大小的金字塔以降低阳光反射损失。目前的纳米硅硼浆印刷在制绒面时，外延问题表现得更加突出。印刷线宽常常是设计线宽的两、三倍。尽管目前的纳米硅硼浆添加了增稠剂，利用有机高分子链状结构来抑制流动、降低外延，但效果不理想。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种硅量子点硼浆及其制备方法，以解决目前纳米硅硼浆存在分散体系不稳定、流变性能不理想导致印刷膜层质量不理想、特别是，提高硼浆的印刷精度不理想的技术问题。
[0010]为了实现本专利技术的专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种硅量子点硼浆。所述硅量子点硼浆包括如下重量份的组分：
[0011]硅量子点
ꢀꢀ1‑
30份
[0012]添加剂
ꢀꢀꢀꢀ0‑
5份
[0013]溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
65
‑
99份；
[0014]其中，所述硅量子点为掺杂复合结构硅量子点，所述掺杂复合结构硅量子点包括核体和包覆于所述核体的壳层，且所述核体的材料为掺硼硅晶体，所述壳层的材料为二氧化硅。
[0015]本专利技术的又一方面，提供了一种硅量子点硼浆的制备方法。所述硅量子点硼浆的制备方法包括如下步骤：
[0016]按照本专利技术硅量子点硼浆所含的组分以及含量分别量取各组分；
[0017]将量取的各组分进行预混合处理，配制成粗砂浆；
[0018]将所述粗砂浆进行细化处理。
[0019]与现有技术相比，本专利技术硅量子点硼浆通过对硅量子点和所含的其他组分的作用，如下以下优异特性：
[0020]一方面，所述硅量子点硼浆具有非牛顿流体的特点，稍加剪切力，硅量子点硼浆的粘度急剧下降，然后迅速趋于稳定，从而使得硅量子点硼浆适合于印刷成膜特别是适合丝网印刷。其中，核壳结构的硅量子点与溶剂、添加剂之间的增效作用，吸附在壳层二氧化硅的添加剂分子、溶剂分子形成较稳定的包覆，有效地防止硅量子点二次团聚；并使得硅量子点硼浆中各组分相互牵制保持着一种不即不离的相互作用，抑制其流动性，特别是抑制硅量子点随溶剂分子自由流动。从而解决所述硅量子点硼浆在硅片制绒面上印刷线条时常常发生的外延、拓展等问题，提高印刷精度；
[0021]另一方面，所述硅量子点硼浆分散体系稳定，能够长时间储存时不发生分层、沉积等不良现象，具有有效使用周期长的优点；
[0022]第三方面，所述硅量子点硼浆烘干溶剂后，不遗留任何碳残余，硅量子点颗粒之间保持良好接触，形成无空洞密集堆积。后续应用时为物质传递提供有效的连续通道。
[0023]本专利技术硅量子点硼浆制备方法按照本专利技术硅量子点硼浆所含的组分进行预混合处理后使得所含硅量子点具有多重分支的链状结构通过细化处理处理如高能球磨工艺有选择地降级分支链的个数或者缩短支链的长度，但保持其分支链状的基本构造，使得各组分充分混合互相作用，调节浆料的粘度和流变特性，以形成如上述的非牛顿流体，而且所含的硅量子点不会发生二次团聚，从而形成稳定的分散系统分散，同时赋予制备的硅量子点硼浆干燥后不遗留任何碳残余，硅量子点颗粒之间保持良好接触，形成无空洞密集堆积。另外，所述硅量子点硼浆制备方法工艺步骤简洁，各步骤工艺条件可控，从而保证制备的硅量子点硼浆性能稳定。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实例掺杂复合结构硅量子点的结构示意图；
[0025]图2为实施例11中掺杂复合结构硅量子点的EDS能谱图；
[0026]图3为实施例11中掺杂复合结构硅量子点的TEM照片；
[0027]图4为本专利技术实例硅量子点硼浆的制备方法工艺流程图；
[0028]图5为本专利技术实例21硅量子点硼浆的流变曲线图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0031]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
‑
b(即a和b),a
‑
c,b
‑
c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0032]本申请中所用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅量子点硼浆，包括如下重量份的组分：硅量子点
ꢀꢀ1‑
30份添加剂
ꢀꢀꢀꢀ0‑
5份溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
65
‑
99份；其中，所述硅量子点为掺杂复合结构硅量子点，所述掺杂复合结构硅量子点包括核体和包覆于所述核体的壳层，且所述核体的材料为掺硼硅晶体，所述壳层的材料为二氧化硅。2.如权利要求1所述的硅量子点硼浆，其特征在于：所述掺杂复合结构硅量子点的粒径为8
‑
10nm，所述核体的粒径为2
‑
5nm；和/或所述掺杂复合结构硅量子点的颗粒整体形貌呈多重分支链状结构；和/或所述核体的形貌为球形。3.如权利要求1或2所述的硅量子点硼浆，其特征在于：所述硅量子点是按照包括如下步骤的方法制备获得：将硅的无机氧化物粉体和硼粉体在含有还原性气体的环境中进行等离子处理，将部分所述硅的无机氧化物还原反应，然后冷却处理，生成掺杂复合结构硅量子点；其中，所述还原反应的产物含有单质硅。4.如权利要求3所述的硅量子点硼浆，其特征在于，将所述硅的无机氧化物和硼粉体在含有还原性气体的环境中进行等离子处理的方法包括如下步骤：将硅的无机氧化物粉体和硼粉体通过输送气流输送至等离子腔室内进行等离子处理；其中，所述输送气流含有所述还原性气体，所述输送气流为惰性气体。5.如权利要求4所述的硅量子点硼浆，其特征在于，所述输送气流的流速为1
‑
6SLPM；和/或所述硅的无机氧化物粉体和硼粉体被所述输送气流输送的总速率为60
‑
500g/hr；和/或所述还原性气体在所述输送气流中的体积含量为0.1
‑
2％；和/或所述等离子处理的等离子体气体为氩气，流速为10
‑
40SLPM；和/或所述等离子处理的等离子体鞘气为氩气和氢气，其中，所述氩气的流速为30
‑
60SLPM，所述氢气的流速为0.5
‑
3SLPM；和/或所述硅的无机氧化物粉体和硼粉体是按照重量比为(50
‑
1):1的比例在含有所述还原性气体的环境中进行所述等离子处理。6.如权利要求3所述的硅量子点硼浆，其特征在于：所述冷却处理是向所述还原反应结束后的环境中通入冷却惰性气体；和/或所述硅的无机氧化物粉体包括石英砂、二氧化硅、氧化亚硅中的至少一种粉体；和/或所述硅的无机氧化物粉体和/或所述硼粉体的平均粒径为0.1
‑
10μm；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢浩，郑灵浪，高志飞，
申请(专利权)人：刘国钧，
类型：发明
国别省市：