[发明专利]一种基于石墨烯修饰的无铅玻璃粉及其制备方法和电子浆料

说明书

本发明提出一种基于石墨烯修饰的无铅玻璃粉及其制备方法和电子浆料，通过在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯制得基于石墨烯修饰的玻璃粉，其中石墨烯或改性石墨烯的层数处于1‑100层之间。本发明首创的将石墨烯应用于修饰无铅玻璃粉，其过程简单、条件温和，所制得的玻璃粉功能化程度高、分散性好，应用于电子浆料制备时，提高了电子浆料中银颗粒分散性及其导电性能、浆料挥发性、流平性和触变性等性能，进而提高了电子浆料制备的太阳能电池电极的电流汇聚和导出效果，因此本发明提出了石墨烯在太阳能电池浆料制备中的应用新思路，具有广阔的市场推广前景。

技术领域

本发明涉及粉体材料技术领域，具体涉及一种石墨烯修饰的玻璃粉及其制备方法，尤其是一种石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉及其制备方法、以及基于上述无铅玻璃粉的电子浆料及其制备方法，可广泛应用于晶硅太阳能电池导电浆料。

背景技术

随着新能源技术的发展，太阳能电池的应用与研究逐渐成为新能源电池中的热点。太阳能电池的电极制备中需要使用电子浆料，而电子浆料的组成结构直接影响所制备电池电极的电流汇聚和导出效果，进而影响其电学性能。石墨烯材料在导电、机械、电学和光学等方面具有优良的材料特性，以及在某些溶剂基体中具有良好的分散性，尤其是其二维网状结构非常容易填充于玻璃粉之间的空隙，并能与硅基片形成好的粘结力，因此将石墨烯应用于修饰玻璃粉以提高玻璃粉的分散性，属于石墨烯在高分散玻璃粉制备以及高性能电子浆料制备中全新的应用思路，现有技术中并没有这种基于石墨烯修饰的高分散玻璃粉的制备技术。同时太阳能是一种备受关注的清洁能源，但是现有的硅基太阳能电池所用的导电浆料都是基于有铅浆料，铅的毒性也非常不利于环保，因此发明一种提高现有玻璃粉尤其是无铅玻璃粉分散性能的技术对应促进太阳能清洁能源的利用具有深远的意义。

发明内容

本发明首创的将石墨烯应用于修饰无铅玻璃粉，提出一种石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉及其制备方法、以及基于所述石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉制备的电子浆料，可广泛应用于晶硅太阳能电池的导电浆料中，既满足了发展新能源的要求，而且也不会对环境造成污染。本发明首创的采用缩合剂法，用带有特定的NH₂-基团的物质修饰氧化石墨烯，得到改性石墨烯，然后将改性石墨烯与熔融淬火法制得的无铅玻璃粉混合搅拌、超声分散、冷却、清洗、过滤、真空干燥，得到石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉，所述方法过程简单、条件温和，所制得的玻璃粉功能化程度高、分散性好，应用于电子浆料制备时，提高了电子浆料中银颗粒分散性及其导电性能、浆料挥发性、流平性和触变性等性能，进而提高了电子浆料制备的太阳能电池电极的电流汇聚和导出效果，因此本发明提出了石墨烯在太阳能电池浆料制备中的应用新思路，具有广阔的市场推广前景。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种基于石墨烯修饰的玻璃粉，在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯，所述石墨烯或改性石墨烯的层数处于1-100层之间。

进一步的根据本发明所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉，其中所述玻璃粉按质量百分比含量包括以下组分：30～55％Bi₂O₃，10～35％TeO₂，5～15％ZnO，3～5％MgO，5-15％SiO₂，2～4％P₂O₅，5～15％B₂O₃，1～12％Al₂O₃，以及0～5％的V₂O₅、CaO和SnO₂中的至少一种；通过以下方式将石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与氧化石墨烯混合反应制得氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与氧化石墨烯的质量比为2-100:1；通过以下方式将改性石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与改性氧化石墨烯混合反应制得改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与改性氧化石墨烯的质量比为2-100:1。