[发明专利]一种太阳能石墨烯电池

摘要

本发明提供了一种太阳能石墨烯电池，涉及太阳能电池技术领域。为了解决传统太阳能电池光电转化效率偏低、性能差且价格昂贵不利于大规模生产应用的技术问题。因此，本发明提供了一种太阳能石墨烯电池有效的提升了光电转换效率，使得光电转换效率达到12.11％，与电池性能明显提升，而且制备过程有效的降低了生产成本，适合大规模推广应用。

主权项

1.一种太阳能石墨烯电池，由透明导电玻璃基片、多孔石墨烯复合薄膜及染料敏化剂制备的光阳极，电解质溶液，和由透明导电玻璃基体、复合催化层和多孔碳膜制备的对电极以及将其密封固定的薄膜壳体组成，所述光阳极由多孔石墨烯复合薄膜涂覆于透明导电玻璃基片表面，染料敏化剂则牢固附着于多孔石墨烯复合薄膜上制备而成；所述的对电极是将碳浆料涂覆于透明导电玻璃基片表面形成多孔碳膜，复合催化剂涂覆于多孔碳膜形成复合催化层制备而成，而电解质溶液则置于染料敏化剂与复合催化层之间并通过薄膜式壳体将整个电池密封固定成一体；所述的透明导电玻璃基片为FTO；其特征在于，由以下步骤制得：①将石墨烯研碎和水混合，配制成1mg/ml悬浮液，超声处理1‑1.5h然后在悬浮液中加入异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀，继续超声分散30min后将混合悬浮液置于反应罐中恒定温度90℃反应24h，再加入水合肼继续反应30min,同时反应罐中除去氧气通入氮气，待反应后用氨水调pH至9‑10，控制离心机转速为2000‑3000r/min，离心处理10min,弃去上清液，得改性石墨烯；②将步骤①制备的改性石墨烯溶于水，超声处理至其完全溶解，再加入纳米陶瓷复合浆料，超声分散15min,然后均匀涂覆于FTO透明导电玻璃基体表面,放置在温度为40‑50℃的环境中30‑40h,依次用去离子水、乙醇清洗并置于真空炉内焙烧,控制温度250℃，压力8‑10KPa下处理2‑3小时，并且通入氦气，待焙烧后在FTO透明导电玻璃基体表面形成多孔石墨烯复合薄膜；③：将步骤②制备完成的敷设有多孔石墨烯复合薄膜FTO透明导电玻璃基片置于1×10^‑4‑5×10^‑4mol/L的染料敏化剂中，染色的同时控制微波频率1000‑2000MHZ，功率200‑300w微波处理2‑3h后，然后再进行250℃的烧结，得到光阳极；④将步骤①制备的改性石墨烯、聚吡咯、按质量比5:1混合,再加入总质量1.5％的硅烷偶联剂KH‑540以及总质量1.5％的纳米纤维素混和均匀，置于磁力搅拌器中，搅拌10min,然后边搅拌边加入混合质量0.5％N‑甲基‑2‑吡咯烷酮和混合质量0.1％氟丙烯酸酯，添加完毕后，继续搅拌20min，得碳浆料；⑤将FTO透明导电玻璃基片都先在热水中进行漂洗，然后在浓度为75％的乙醇中漂洗，然后50‑60℃热风干燥至表面无水珠，将碳浆料均匀旋涂于FTO透明导电玻璃基片，控制转速1000r/min,涂覆时间控制在30s,再将涂覆了胶体的FTO透明导电玻璃基片在50℃真空干燥，在FTO透明导电玻璃基片表面形成多孔碳膜；⑥将复合催化剂均匀涂覆于多孔碳膜的表面形成复合催化层，然后将带有多孔碳膜、复合催化层的FTO透明导电玻璃基片，放置在温度为50‑60℃的环境中干燥30‑40h,得对电极；⑦将光阳极和对电极按常规方法用热封薄膜、经热压机热压密封装配成一体，将电解质溶液注入封装处理后的光阳极与对电极之间，即得太阳能石墨烯电池。