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专利号: 2017110435198
申请人: 南京旭羽睿材料科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种石墨烯太阳能电池,自下而上包括:衬底(1)、透明阳极(2)、第一子电池(3)、石墨烯连接层(4)、第二子电池(5)、反射电极(5),其特征在于:所述石墨烯连接层(4)为三层薄膜结构,包括TiO2第一连接层(401)、石墨烯第二连接层(402)和MoO3第三连接层(403),所述的TiO2第一连接层(401)、石墨烯第二连接层(402)和MoO3第三连接层(403)构成的三明治结构,所述的TiO2第一连接层(401)的厚度为10-20nm,石墨烯第二连接层(402)厚度20-

30nm,MoO3第三连接层(403)的厚度为5-10nm。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯太阳能电池,其特征在于:所述的衬底(1)包括但不限于玻璃、石英、PET、PEN、PI、PC及PDMS,所述衬底在可见光波段的平均透光率高于90%。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯太阳能电池,其特征在于:所述透明阳极(2)为ITO,所述ITO透明阳极(2)厚度100-200nm,方块电阻小于20Ω,在可见光波段的平均透光率高于90%。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯太阳能电池,其特征在于:所述第一子电池(3)包括第一界面层(301)、第一光敏层(302)和第二界面层(303)组成,所述第二子电池(5)包括第三界面层(501)、第二光敏层(502)和第四界面层(503)组成,所述的第一界面层(301)和第三界面层(501)为P型材料,所述第二界面层(303)和第四界面层(503)为N型材料,所述第一光敏层(302)和第二光敏层(502)材料包括但不限于有机材料、有机无机杂化钙钛矿材料。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯太阳能电池的制备方法,其特征在于:器件的制备包括如下步骤,

S1、清洗衬底:将衬底依次置于去离子水、丙酮、异丙醇和去离子水中超声清洗10min,清洗完成后在120℃的鼓风干燥箱中烘干;

S2、制备ITO透明阳极:在衬底上通过磁控溅射的方法生长一层100-200nm的ITO作为透明阳极;

S3、基底清洗:将生长有ITO的透明阳极依次置于去离子水、丙酮、去离子水和异丙醇中超声清洗15min,清洗完成后使用高纯氮气吹干,吹干后在254nm的紫外灯下照射处理20分钟待用;

S4、制备第一子电池:ITO透明阳极上制作第一子电池,根据选择材料的不同分别选择真空热沉积法、溶液旋涂法、喷墨打印法或丝网印刷法完成第一子电池的制作,第一子电池的制作按照第一界面层、第一光敏层和第二界面层的顺序依次进行;

S5、制备石墨烯连接层:在上述第一子电池的第二界面层上按照TiO2第一连接层、石墨烯第二连接层和MoO3第三连接层的顺序依次完成石墨烯连接层的制备;

S6、制备第二子电池:在上述石墨烯连接层的MoO3第三连接层上制作第二子电池,根据选择材料的不同分别选择真空热沉积法、溶液旋涂法、喷墨打印法或丝网印刷法完成第二子电池的制作,第二子电池的制作按照第三界面层、第二光敏层和第四界面层的顺序依次进行;

S7、制备反射电极:在第二子电池上通过热蒸发的方法沉积一层80-200nm的Al、Ag或者Au作为反射电极,获得石墨烯太阳能电池。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述TiO2第一连接层的制备包括步骤:以钛酸四丁酯为原料,通过水解得到TiO2纳米晶溶胶;将所得溶胶加热到70-90℃反应60min-12min后升温至140-160℃反应20min-3min,然后降温至70-90℃反应60min-12min,接着再升温至140-160℃反应20min-30min;重复上述操作2-5次,得到高分散性TiO2纳米晶溶胶;将上述所得高分散性TiO2纳米晶溶胶用稀释剂稀释,得到稀释后的高分散性TiO2纳米晶溶胶;所述稀释剂选自甲醇、乙醇、丙醇、二甲亚砜中的一种;稀释剂的用量为溶胶体积的9-99倍;以所得稀释后的高分散性TiO2纳米晶溶胶为膜料,通过旋转涂覆成膜工艺,使膜料在第一子电池上成膜,成膜后在20-40℃进行非退火干燥,完成TiO2第一连接层的制备。

7.根据权利要求5所述的一种石墨烯太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述石墨烯第二连接层薄膜通过化学气相沉积方法在铜箔表面制备,并通过转移至TiO2第一连接层上,其厚度为20-30nm。

8.根据权利要求5所述的一种石墨烯太阳能电池的制备方法,其特征在于:所述MoO3第三连接层的制备通过真空热沉积的方法制备,沉积本底真空度小于104Pa,沉积过程中,MoO3的沉积速率控制在0.02-0.05nm/s,沉积厚度5-10nm。