[发明专利]一种石墨烯基薄膜太阳能电池

说明书

本发明公开了一种石墨烯基薄膜太阳能电池，包括透明电极，透明电极为石墨烯薄膜，厚度不大于20nm，本发明用抽滤的方法制备薄膜，保证了薄膜的均匀性以及器件的稳定性；采用了水转移的方法，将石墨烯膜的厚度控制在纳米级别，提高了薄膜的透光率；转移过程中，引入了微观褶皱，增加了薄膜和光敏层的接触面积；高温处理后，石墨烯缺陷少，薄膜强度高，可以耐受柔性电极反复折叠过程中的应力变化。整个过程简单、绿色、极易操作。该薄膜作为光阳极、对电极等；相比而言，石墨烯具有更高的电子迁移率，而且没有重金属污染问题存在，降低了成本，提高光转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种石墨烯基薄膜太阳能电池。

背景技术

随着环境问题的日益严重，化石能源的无节制应用带来的环境问题日益引起大人们的关注。人们迫切希望找到可再生，无污染的新能源来替代重污染的化石能源。而太阳能作为地球声明之源，一直是人们关注的对象。其中太阳能柔性电池是其中的应用之一，它是应用光敏物质的光生电子效应，将光转化成电。但是传统的太阳能柔性电池是应用ITO作为透明导电电极，其存在以下几方面的问题，其一，ITO具有重金属污染问题；其二，ITO导电性不好，电子迁移率低，不利于光电子的传输；第三，ITO柔性较差，不适用于做柔性电极。

为此，我们设计了高强度、高导电、高透明的石墨烯膜，用于克服ITO存在的以上各种问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨烯基薄膜太阳能电池。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯基薄膜太阳能电池，包括透明电极，所述透明电极为石墨烯薄膜，厚度不大于20nm，通过以下方法制备得到：

(1)在AAO基底膜上抽滤得到氧化石墨烯膜；

(2)将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以氧化石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，氧化石墨烯膜漂浮于水面。

(3)用硅片将漂浮于水面的氧化石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面；

(4)室温下蒸发氧化石墨烯膜中的水分，使得氧化石墨烯膜水含量大于50wt％；将蒸发处理后的氧化石墨烯膜进行冷冻干燥，氧化石墨烯膜从硅片表面脱离。

(5)对氧化石墨烯膜在2000～3000℃进行还原，使得其电导率大于0.5MS/m。

进一步地，所述步骤2中，按压位置为AAO基底膜的边缘。

进一步地，所述步骤1中石墨烯的厚度为4nm。

进一步地，所述AAO基底膜的表面的孔隙率不小于40％。

本发明的有益效果在于：本发明用抽滤的方法制备薄膜，保证了薄膜的均匀性以及器件的稳定性；采用了水转移的方法，将石墨烯膜的厚度控制在纳米级别，提高了薄膜的透光率；转移过程中，引入了微观褶皱，增加了薄膜和光敏层的接触面积；高温处理后，石墨烯膜缺陷含量极低，电导率和电子迁移率高，有利于有机太阳能电池的光电子传输；高温处理后，石墨烯缺陷少，薄膜强度高，可以耐受柔性电极反复折叠过程中的应力变化。整个过程简单、绿色、极易操作。在保证透明的同时，保证了极大的导电率和力学承载性能，可承受电池在放电过程以及电池柔性弯折过程中的张力作用。使用时，该薄膜作为光阳极、对电极等；相比而言，石墨烯具有更高的电子迁移率，而且没有重金属污染问题存在，降低了成本，提高光转化效率。

附图说明

图1为AAO基底膜剥离石墨烯膜的流程示意图。

图2为实施例1AAO基底膜剥离石墨烯膜的实验过程图。

图3为实施例1制得的石墨烯膜的原子力显微镜图。