[发明专利]一种高性能石墨烯复合银浆及其制备方法

说明书

本发明涉及银浆的技术领域，尤其涉及一种高性能石墨烯复合银浆。以质量百分比为计，该石墨烯复合银浆由下述原料组成：石墨粉5％～20％、纳米银浆50～65％、玻璃粉3～5％、树枝状有机分子0.5％～2％，有机溶剂8％～41.5％。同时，本发明还公开了该石墨烯复合银浆的制备方法。发明人发现，树枝状有机分子不仅利用其三维拓扑结构的位阻作用使得石墨烯均匀分散，同时其树枝分子的端基官能团所提供丰富的活性位点与纳米银粒子形成树枝状有机分子的配合物，使银粒子均匀附着于石墨烯二维纳米片上、提高了两相的相容性、显著降低了界面能。所得石墨烯复合银浆可大幅度减小现有商用银浆中银粉的含量，大大降低材料成本，同时保持复合银浆超高的导电性能。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料领域，尤其涉及一种高性能石墨烯复合银浆及其制备方法。

背景技术

导电银浆广泛用于各种电子元件的生产，如集成电路，电加热膜片，尤其在光伏太阳能电池制备，以及电池组装成光电转换的发电组件过程中，导电银浆凭借优异的导电性，可印刷性以及与基板的强有力结合，成为光伏太阳能扩大规模的关键材料之一。因此，降低导电银浆的成本，对于降低整个产品成本，实现太阳能电池的规模化生产和更广泛应用具有决定性的意义。

降低导电银浆中银的含量，同时保持其高导电率，是降低银浆成本的有效途径，所以开发新型复合银浆刻不容缓。作为新型二维材料，石墨烯具有理论电导率高(10⁶S/cm)，机械强度高、透光性好等综合性能，其杂化轨道可以为银粒子提供静电吸附，二者独特的性质使得石墨烯/纳米银复合油墨引起了诸多研究者的兴趣。这种巧妙的复合不仅降低了银含量，同时有效阻碍石墨烯的二次堆叠。如中国发明专利公开号CN 1437200A所公开的“低含量纳米银导电浆料及其制备方法”，采用微乳方法制备粒径分布较窄的纳米银粒子，这种纳米银粒子制备的导电银浆，在保持良好导电性的同时，银含量降到了20％。公开号为CN102136301A所公开的“石墨烯纳米导电复合材料及其制备方法”，采用“一步还原法”成功制备银石墨烯复合材料。上述两个专利制备的导电复合银浆都使用了纳米金属粒子和新的导电材料，来降低银浆成本，同时也带来了新的问题：(1)氧化还原石墨烯存在大量的结构缺陷，严重降低了石墨烯本身高电导率的特性，尽管银的含量减少了，但复合银浆电导率也随之降低；(2)工艺复杂且不易重复，银浆烧结后性能不够稳定，较大地制约了其电极的电性能，不利于广泛推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能石墨烯复合银浆。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一步法剥离石墨烯并与银浆同步复合制备高性能石墨烯-银浆的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述一种高性能石墨烯复合银浆，该质量百分比为计，由下述原料组成：石墨粉5％～20％、纳米银浆50～65％、玻璃粉3～5％、树枝状有机分子0.5％～2％，有机溶剂8％～41.5％。

进一步地，所述纳米银浆的固含量为70～80％，粒径为10nm～1μm。

进一步地，所述玻璃粉为二氧化硅、氧化铝、氧化钠、二氧化钛中的一种或几种。

进一步地，所述有机溶剂为乙二醇、甘油、松油醇、松节油以及二乙二醇丁醚中的一种或几种。

进一步地，所述树枝状有机分子为聚酰胺-胺、聚乙二醇-聚酰胺-胺、赖氨酸-聚酰胺-胺、马来酰胺、聚苄基醚三乙酸氯化铵、乙二胺-聚酰胺-胺中的一种或几种。

如上所述一种高性能石墨烯复合银浆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按上述比例依次称重石墨粉、纳米银浆、玻璃粉、树枝状有机分子和有机溶剂；

S2、将树枝状有机分子与石墨粉混合在有机溶剂中，搅拌均匀，然后进行高速剥离，得到石墨烯有机溶液；

S3、将玻璃粉加入石墨烯有机溶液中，搅拌并脉冲超声处理后，浓缩，得到石墨烯浆料；