石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池，包括负极基板、位于负极基板上面的光伏材料层和位于光伏材料层上面的正极基板，所述正极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯正电极，所述负极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯负电极，所述光伏材料层为主要由钙钛矿形成的钙钛矿层。本实用新型专利技术具体包括从上至下依次排列的上基底、石墨烯正电极、钙钛矿层、石墨烯负电极、下基底五层结构。本实用新型专利技术结构简单，可湿法涂膜成型，成本低，成本比硅太阳能电池低60％，能量转化效率优于传统的硅太阳能电池，能量转化效率高达20～26％，可替代单晶硅成为新一代的柔性薄膜太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池，包括负极基板、位于负极基板上面的光伏材料层和位于光伏材料层上面的正极基板，所述正极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯正电极，所述负极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯负电极，所述光伏材料层为主要由钙钛矿形成的钙钛矿层。本技术具体包括从上至下依次排列的上基底、石墨烯正电极、钙钛矿层、石墨烯负电极、下基底五层结构。本技术结构简单，可湿法涂膜成型，成本低，成本比硅太阳能电池低60％，能量转化效率优于传统的硅太阳能电池，能量转化效率高达20～26％，可替代单晶硅成为新一代的柔性薄膜太阳能电池。【专利说明】石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池
本技术涉及太阳能电池
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技术介绍
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它只吸收2.3%的光，常温下电子迁移率超过15000cm2/V-s,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可用来发展更薄、导电速度更快的新一代太阳能电池，作为优异的导电电极材料。有机金属卤化物(CH3NH3PbI3)是一种有机/无机杂化的钙钛矿结构半导体材料，带隙在近红外区(1.7eV)，可吸收全部太阳光以及部分近红外光，是一种非常优异的太阳光吸收光伏材料。 现有技术中，申请号为201310650505.8的专利技术公开了一种钙钛矿结构太阳能电池及其制备方法，首先是在掺杂氟的Sn02 (FTO)导电玻璃先沉积一层氧化钛或氧化锌η型层，然后再沉积一层杂化钙钛矿结构CH3NH3PbI3，接着沉积P型硅薄膜，最后沉积金属电极层；其中，氧化锌或氧化钛层利用原子层沉积方法制备，该方法可以制备出非常致密的氧化物，并且膜厚可以准确控制；钙钛矿结构的CH3NH3PbI3可以通过溶液法或共蒸发方法制备；P型硅薄膜可以通过等离子体化学气相沉积方法制备；金属电极可以通过热蒸发或溅射方法制备。申请号为201410040145.4的专利技术公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。该I丐钛矿太阳能电池包括依次层叠的衬底、透明电极、电子传输层、电子传输-吸光层、吸光层、空穴传输-吸光层、空穴传输层和顶电极，其中:所述吸光层为具有I丐钛矿结构的光伏材料吸光层；所述电子传输-吸光层是电子传输材料和I丐钛矿结构光伏材料嵌合形成的复合功能层；所述空穴传输-吸光层是空穴传输材料和I丐钛矿结构光伏材料嵌合形成的复合功能层。申请号为201410118541.4的专利技术公开了一种钙钛矿薄膜光伏电池及其制备方法，所述的钙钛矿薄膜光伏电池是由导电透明衬底、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极组成的。以上现有技术，均没有很好地利用石墨烯和钙钛矿相结合来提高能量转化效率，有待进一步改进。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种能量转化效率高的石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池。 本技术的技术方案是:一种石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池，包括负极基板、位于负极基板上面的光伏材料层和位于光伏材料层上面的正极基板，所述正极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯正电极，所述负极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯负电极，所述光伏材料层为主要由钙钛矿形成的钙钛矿层。 所述正极基板包括上基底和石墨烯正电极；所述上基底为主要由聚对苯二甲酸乙二酯形成的PET薄膜层；所述石墨烯正电极位于上基底和钙钛矿层之间。 所述石墨烯正电极附着在上基底上。 所述负极基板包括下基底和石墨烯负电极；所述下基底为主要由聚对苯二甲酸乙二酯形成的PET薄膜层；所述石墨烯负电极位于下基底和钙钛矿层之间。 所述石墨烯负电极附着在下基底上。 所述钙钛矿层的厚度为200_600nm。 所述钙钛矿层附着在负极基板上。 所述负极基板包括下基底和石墨烯负电极；所述下基底为主要由聚对苯二甲酸乙二酯形成的PET薄膜层；所述石墨烯负电极位于下基底和钙钛矿层之间；从上至下依次排列的上基底、石墨烯正电极、钙钛矿层、石墨烯负电极、下基底构成石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池的五层结构。 所述石墨烯正电极和石墨烯负电极合称为石墨烯电极，所述石墨烯电极的透光率为97%以上，常温下电子迁移率超过15000cm2/V.S。 本技术开发了一种由石墨烯作电极、有机金属卤化物钙钛矿(CH3NH3PbI3)作光伏材料的钙钛矿太阳能电池，利用了具有高电子传输速率特性的石墨烯做电极，利用具有宽光谱吸收特性的有机金属卤化物钙钛矿做光伏材料，呈柔性薄膜结构，应用领域广泛。本技术结构简单，可湿法涂膜成型，成本低，成本比硅太阳能电池低60%，能量转化效率优于传统的硅太阳能电池，能量转化效率高达20?26%，可替代单晶硅成为新一代的柔性薄膜太阳能电池。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池的结构示意图。 附图标记说明:上基底1、石墨稀正电极2、f丐钦矿层3、石墨稀负电极4、下基底5。 【具体实施方式】 如图1所示，一种石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池，采用透明聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作基底，石墨烯做电极，钙钛矿结构CH3NH3PbI3作光伏材料。在具有石墨烯的负极基板上溶液涂膜、60°C烘干晶化制备200-600nm(优选300nm)厚钙钛矿结构CH3NH3PbI3。所述石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池包括五层结构，从上至下依次为:上基底、石墨稀正电极、I丐钦矿层、石墨稀负电极、下基底。上基底和石墨稀正电极组成正极基板；石墨稀负电极和下基底组成负极基板。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它只吸收2.3%的光，常温下电子迁移率超过15000cm2/V-s,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可用来发展更薄、导电速度更快的新一代太阳能电池，作为优异的导电电极材料。有机金属卤化物(CH3NH3PbI3)是一种有机/无机杂化的钙钛矿结构半导体材料，带隙在近红外区(1.7eV)，可吸收全部太阳光以及部分近红外光，是一种非常优异的太阳光吸收光伏材料。钙钛矿结构是非常有效的太阳光吸收材料，将钙钛矿与石墨烯结合，不仅可以使多功能性得到改进，而且可以使成本降低。 制作石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池时，利用化学气相沉积、物理转移的方法将大片石墨烯转移到聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基底上，形成基板，包括正极基板和负极基板，负极基板在下(有石墨烯的一面朝上)作太阳能电池的负极，正极基板在上(有石墨烯的一面朝下)作太阳能电池的正极。在负极基板上通过溶液涂膜、60°C烘干晶化的方法引入200-600nm厚度的钙钛矿结构的有机金属卤化物(CH3NH3PbI3)，形成钙钛矿层，然后将正极基板覆盖在光伏材料(即:钙钛矿层)上，形成一种三明治异质结构的太阳能电池。结构如图1所示。 本石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池是由石墨烯作电极、有机金属卤化物(CH3NH3PbI3)作光伏材料的钙钛矿太阳能电池，结构简单，可湿法涂膜成型，成本低，能量转化效率高达20?26%，可替代单晶硅成为新一代的柔性薄膜太阳能电池。 还可以将二氧化钛和石墨烯结合在一起，用作太阳能电池电极，或者将掺杂有三氟甲磺酰基-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯电极柔性薄膜钙钛矿太阳能电池，包括负极基板、位于负极基板上面的光伏材料层和位于光伏材料层上面的正极基板，其特征是，所述正极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯正电极，所述负极基板包括主要由石墨烯形成的石墨烯负电极，所述光伏材料层为主要由钙钛矿形成的钙钛矿层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖旭，王先华，
申请(专利权)人：湖南省天赐阳光太阳能有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43