CN105289804A

CN105289804A - 一种超细硼粉分散液的制备方法及超细硼粉分散液

Info

Publication number: CN105289804A
Application number: CN201510795760.0A
Authority: CN
Inventors: 陈晓蕾; 杨贵忠; 杨波
Original assignee: JIANGSU HOYI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HOYI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2035-11-18
Also published as: CN105289804B

Abstract

本发明公开了一种超细硼粉分散液的制备方法，主要包括制备混合分散液、预搅拌和球磨三步骤，改性剂的重量为硼粉重量的0.05%~2.00%，分散介质的重量为硼粉重量的2~10倍；超细硼粉的粒径为0.01~10μm.本发明该公开了按照上述方法制备的超细硼粉分散液以及包含该超细硼粉分散液的太阳能电池背面印刷铝浆，该导电铝浆由于加入了超细硼粉分散液，具有较高的光电转换效率和低翘曲度。

Description

一种超细硼粉分散液的制备方法及超细硼粉分散液

技术领域

本发明涉及超细粉体分散领域，具体涉及一种超细硼粉分散液的制备方法及超细硼粉分散液。

背景技术

为了提高提高电池的光电光电转换效率，现有技术中采用向太阳能铝浆中添加超细硼粉的技术手段。硼粉加入铝浆中的作用机理为：烧结过程中加入硼粉的铝桨与晶体硅接触时，铝桨中的硼原子向晶体硅层渗透，在铝桨与晶体硅接触面上形成硼浓度更高的区域。该区域的存在可以减少少数载流子的复合几率，提高开路电压，从而提高所得太阳能电池的光电转换效率；同时硼粉的渗入还能促进二氧化硅与晶体硅的结合，使其更好的发挥隔绝铝膜与晶体硅的作用，从而进一步降低翘曲。传统的硼粉分散主要采用机械搅拌或超声分散的方式，改进的技术方案中采用将硼粉和铝经熔炼和高压高速惰性气体雾化的方式形成铝硼合金粉末，雾化所形成的合金粉末粒径为1～10μm，实验表明上述粒径对制备铝浆产品的电性能的优化作用不明显，因此需要加入铝浆中的硼粉粒径更小。但是超细硼粉的粒径小、比表面能高，易于相互作用形成团聚体，这将导致其不能在铝浆中均匀分散，发挥不了应有的特性，较大的团聚体甚至会影响铝背层的外观，形成团聚状铝苞；同时由于超细硼粉易受潮，受潮后的硼粉不仅会增加团聚，这些团聚在铝浆生产过程中更难以打开，将严重影响铝浆产品的使用特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种操作方便的超细硼粉分散液的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将改性剂加入到分散介质中，搅拌均匀，得分散混合液；

S2：将超细硼粉加入到S1所得分散混合液中，预搅拌均匀得预搅拌分散液；

S3：将S2所得预搅拌分散液加入球磨机的球磨罐中，经球磨介质球磨0.5～2h，过筛得超细硼粉分散液；

所述改性剂的重量为硼粉重量的0.05%~2.00%，所述分散介质的重量为硼粉重量的2~10倍；所述超细硼粉的粒径为0.01~10μm。

磨球的直径和大小磨球配比与球磨能量和碰撞几率有关，为了保证硼粉的球磨效率，优选的技术方案为，所述球磨介质包括直径为5～8mm的第一磨球和直径为1～4mm的第二磨球，所述第一磨球和第二磨球的重量比为（2～4）:1。

为了进一步优化球磨效率，优选的技术方案为，所述球磨机为行星式球磨机，所述球磨机公转转速为200～450转/分，自转转速为400～900转/分，球磨过程的低转速和短时间保证了硼粉的形貌和结构不被破坏。

球磨需要采用与球磨物料硬度适合的磨球材质和球磨罐材质，避免球磨介质对分散液的污染，优选的技术方案为，所述球磨罐的材质为聚氨酯，所述磨球的材质为氧化锆。

为了保证硼粉分散液的稳定性，优选的技术方案为，所述分散介质为有机溶剂。

进一步优选的技术方案为，所述分散介质为选自脂肪烃类、芳香烃类、醇类、酮类、酯类有机溶剂中的至少一种；所述改性剂为选自聚醚类分散剂、高分子羧酸类分散剂、聚多元醇分散剂、硅烷类偶联剂中的至少一种。

进一步优选的技术方案为，所述分散介质为选自正己烷、石油醚、甲苯、乙醇、乙二醇、异丙醇、辛醇、苯甲醇、松油醇、丙酮、醇脂十二、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油中的至少一种。

进一步优选的技术方案为，所述改性剂为选自KH560、Dispers655、Dispers656、Dispers610s、Dispers670、Dispersbyk106、Dispersbyk110、Dispersbyk160、Dispersbyk161、Dispersbyk163、Dispersbyk180、Dispersbyk333、Dispersbyk378、Dispersbyk2055、surfnol104、ZetaSperse2300、EH-40、OFX-0190中的至少一种。

本发明的目的还在于提供一种硼粉粒径分布均匀、分散度高的超细硼粉分散液，其特征在于，所述超细硼粉分散液由上述制备方法制得。

本发明的目的还在于提供一种生产高光电转换效率和低翘曲度电池板的太阳能电池背面印刷铝浆，其特征在于，所述太阳能电池背面印刷铝浆中包含上述的超细硼粉分散液，所述太阳能电池背面印刷铝浆的主要组分为：超细硼粉分散液1.0%~10.0%，铝粉70.0%~80.0%，玻璃粉0.5%~5.0%，树脂0.5%~2.5%，溶剂10.0%~20.0%。

本发明的优点和有益效果在于：

本发明方法工艺简单，通过预分散和湿法球磨的方式制备出了分散性能优异的超细硼粉分散液。与超声分散的方法相比，不仅具有更好的分散效果，而且在湿法球磨的同时，通过球磨介质的冲击，能够进一步细化硼粉的粒径。此外，湿法球磨中分散剂的引入，实现分了散介质对硼粉颗粒的表面包覆，避免高表面活性的硼粉表面被氧化而失活。

以粒径1~2μm的硼粉分散为例，分别采用超声分散和湿法球磨分散的方法，所得硼粉分散液经激光粒度仪测试结果如图1、2所示，湿法球磨得到的超细硼粉分散液中，粒径范围在0.1～1μm之间的较小粒径的粒子数明显增多，表明通过本方法制备的超细硼粉分散液中团聚硼粉的比例显著减少，硼粉的分散性显著提高。

附图说明

图1是超声波处理的对照分散液的硼粉粒径分布图；

图2是本发明实施例1分散液的硼粉粒径分布图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

对照试验：将超细硼粉（粒径1~2μm）4.00g直接加入到16.00g分散介质松油醇中，超声分散20min得到对照分散液；

实施例1

将0.04g的上海耀华化工KH560加入到16.00g分散介质松油醇中，搅拌均匀；将4.00g超细硼粉（粒径1~2μm）加入到上述混合液中，机械预搅拌10min，使其浸润和初步分散；将分散有硼粉的混合液加入到倒入球磨罐中，球墨罐中加入50g氧化锆第一磨球(选用7mm和4mm的氧化锆第二磨球，质量比为4:1)，用球磨机球磨分散1h，取出球磨罐，过筛得到硼粉的分散液。

实施例2

将0.08g的Dispers656加入到16.00g分散介质柠檬酸三丁酯中，搅拌均匀；将4.00g超细硼粉（粒径100nm~200nm）加入到上述混合液中，机械预搅拌10min，使其浸润和初步分散；将分散有硼粉的混合液加入到倒入球磨罐中，球墨罐中加入50g氧化锆第一磨球(选用7mm和4mm的氧化锆第二磨球，质量比为3:1)，用球磨机球磨分散1.5h，取出球磨罐，过筛得到硼粉的分散液，其中球磨机公转转速为300转/分，自转转速为600转/分。

实施例3-5

实施例3与实施例2的不同在于，实施例3分散介质中不加入改性剂；实施例4分散液中加入KH560；实施例5分散液中加入DispersDispersbyk110；

实施例6-9

实施例6至9的组成依次与实施例2至5相同，区别在于分散介质为松油醇。

采用激光粒度仪测试实施例2-9分散液中硼粉的D₅₀和D₉₀见表1：

表1硼粉（100~200nm）分散液的D50和D90数据

实施例10-17

实施例2-9中的超细硼粉粒径为100nm~200nm，实施例10-17的组分与实施例2-9依次相同，区别在于实施例10-17的超细硼粉粒径为1~2μm；改性剂的重量为硼粉重量的2%，分散介质的重量为硼粉重量的2倍，第一磨球5mm，第二磨球1mm，第一磨球和第二磨球的质量比为3:1；球磨机公转转速为200转/分，自转转速为400转/分。

实施例10-17分散液中硼粉的D₅₀和D₉₀见表2：

表2硼粉（1~2μm）分散液的D50和D90数据

从表1和表2中可以看出，对于两种粒径的硼粉，在分散介质中均能大大降低超细硼粉的团聚，提高超细硼粉在有机介质中的分散性。

D50：样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。其物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度。

D90：样品的累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径。其物理意义是粒径小于它的的颗粒占90%。

实施例18-33

实施例18-33依次选用以下分散剂Dispers655、Dispers656、Dispers610s、Dispers670、Dispersbyk106、Dispersbyk160、Dispersbyk161、Dispersbyk163、Dispersbyk180、Dispersbyk333、Dispersbyk378、Dispersbyk2055、surfnol104、ZetaSperse2300、EH-40、OFX-0190，改性剂的重量为硼粉重量的0.05%，分散介质的重量为硼粉重量的10倍；第一磨球8mm，第二磨球3mm，第一磨球和第二磨球的质量比为2:1；球磨机公转转速为450转/分，自转转速为900转/分。

经检测上述改性剂的硼粉分散度明显优于不加改性剂的对照实施例，但其分散度不及使用Dispers656、KH560和Dispersbyk110的硼粉分散度。

作为优选的改性剂对应的生产方为：上海耀华化工的KH560；TEGO公司的Dispers655、Dispers656、Dispers610s、Dispers670；BYK公司的Dispersbyk106、Dispersbyk110、Dispersbyk160、Dispersbyk161、Dispersbyk163、Dispersbyk180、Dispersbyk333、Dispersbyk378、Dispersbyk2055；空气化工公司的surfnol104、ZetaSperse2300；陶氏化学公司的EH-40；道康宁公司的OFX-0190。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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。

Claims

1.一种超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述球磨介质包括直径为5～8mm的第一磨球和直径为1～4mm的第二磨球，所述第一磨球和第二磨球的重量比为（2～4）:1，球料比为10:1~20:1，装填系数为0.6~0.9。

3.根据权利要求1所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述球磨机为行星式球磨机，所述球磨机公转转速为200～450转/分，自转转速为400～900转/分。

4.根据权利要求1所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述球磨罐的材质为聚氨酯，所述磨球的材质为氧化锆。

5.根据权利要求1所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述分散介质为有机溶剂。

6.根据权利要求5所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述分散介质为选自脂肪烃类、芳香烃类、醇类、酮类、酯类有机溶剂中的至少一种；所述改性剂为选自聚醚类分散剂、高分子羧酸类分散剂、聚多元醇、硅烷类偶联剂中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述分散介质为选自正己烷、石油醚、甲苯、乙醇、乙二醇、异丙醇、辛醇、苯甲醇、松油醇、丙酮、醇脂十二、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、蓖麻油中的至少一种。

8.根据权利要求1或5所述的超细硼粉分散液的制备方法，其特征在于，所述改性剂为选自KH560、Dispers655、Dispers656、Dispers610s、Dispers670、Dispersbyk106、DispersDispersbyk110、Dispersbyk160、Dispersbyk161、Dispersbyk163、Dispersbyk180、Dispersbyk333、Dispersbyk378、Dispersbyk2055、surfnol104、ZetaSperse2300、EH-40、OFX-0190中的至少一种。

9.一种超细硼粉分散液，其特征在于，所述超细硼粉分散液由权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得。

10.一种太阳能电池背面印刷铝浆，其特征在于，所述太阳能电池背面印刷铝浆中包含权利要求9所述的超细硼粉分散液，所述太阳能电池背面印刷铝浆的主要组分为：超细硼粉分散液1.0%~10.0%，铝粉70.0%~80.0%，玻璃粉0.5%~5.0%，树脂0.5%~2.5%，溶剂10.0%~20.0%。