石墨烯薄膜基光能电池、光能手机制造技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯薄膜基光能电池、光能手机，该光能电池具有下层储能结构和位于下层储能结构上表面的用于光转换的电上层光电转换结构；上层光电转换结构至少包括依次从下往上设置的第一底部石墨烯薄膜电极、垂直生长于第一底部透明石墨烯薄膜表面的第一纳米棒阵列、以及第一顶部透明石墨烯薄膜电极；下层储能结构至少包括依次从下往上设置的与第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连的第二底部石墨烯薄膜电极、与第二底部石墨烯薄膜电极相垂直的第二纳米棒阵列和固态电解质、以及与第一底部石墨烯薄膜电极相电连的第二顶部石墨烯薄膜电极；第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极还分别设置有引出极，从而实现了光能电池的薄膜化。

Graphene thin film light cell, light cell phone

The invention provides a graphene film based solar battery, mobile phone battery has the light energy, lower energy storage structure and storage structure is located in the lower surface of the upper structure of photoelectric conversion for electric optical conversion; the photoelectric conversion structure at least comprises successively from bottom to top set first bottom electrode, graphene films vertical growth on the first surface of the transparent bottom graphene film first, and the first nanorod array at the top of the transparent graphene thin film electrode; the lower energy storage structure at least comprises successively from bottom to top and top of the first set of transparent graphene thin film electrode is electrically second bottom graphene thin film electrode, even with the second bottom graphene film electrode second nanorod arrays perpendicular and solid electrolyte and the first bottom graphene film electrode is electrically connected to the second top graphene thin film The top of the second graphene film electrode and the second bottom graphene film electrode are respectively provided with a lead out pole, thereby realizing the film of the light energy battery.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯薄膜基光能电池、光能手机
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种石墨烯薄膜基光能电池和一种光能手机。
技术介绍
石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最好的一种新型纳米材料，其抗拉强度约为普通钢的100倍，可以承受大约2吨的重量，并且具有良好的柔韧性。石墨烯的电子迁移率为硅中电子迁移率的140倍，温度稳定性高，面电阻比铜、银更低，是室温下导电最好的材料。石墨烯的比表面积大，热导率是硅的36倍，使得石墨烯在柔性导电薄膜方面具有重要应用。在光学方法，单层石墨烯对可见光及近红外波段光垂直的吸收率仅为2.3％，对所有波段的光无选择性吸收，对从可见光到太赫兹宽波段的光都有吸收等。由于石墨烯的上述特性，石墨烯在移动设备、航空航天、新能源电池等诸多领域具有应用潜力。很多消费者手机经常没电，为此有人随身带两三块电池板，甚至有人随身带着充电器，解决手机待机问题一直是厂商长期关注的问题。随着手机多媒体海量应用的出现，待机问题一直是困扰手机产业和消费者的桎梏，行业人士长期以来都希望能够将使用方便、节能环保、安全可靠的太阳能技术移植到手机上来，使之成为手机在3G时代无线生活中长期稳定的动能支撑。国内芯片企业在光电转换芯片、低功耗芯片上还处于薄弱阶段，难以实现大规模量产。此外，国内一些太阳能单晶硅片企业出厂的太阳能硅片吸收率也普遍偏低，将直接影响产品光电转化效果。原来太阳能技术大多都是运用在露天、大屏、阳光直射的环境上，将这种技术植移到移动数码产品无论是大幅单晶硅片的切割，还是小电流、小内阻、慢色光等电路技术的实现根本查不到相关参考，其对厂商都是巨大的挑战。如何在不影响手机美观的情况下增大太阳能板的使用面积、优化电池内部管理、增强光电转换等方面将是太阳能手机领域下一步技术发展的重点和难点。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种石墨烯薄膜基光能电池和光能手机，从而实现光能电池的薄膜化以及实现光能转换模块与手机的良好整合。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯薄膜基光能电池，其具有下层储能结构和位于下层储能结构上表面的上层光电转换结构；其中，上层光电转换结构至少包括：第一底部石墨烯薄膜电极、垂直生长于第一底部透明石墨烯薄膜表面的第一纳米棒阵列、以及覆盖于第一纳米棒阵列顶部的第一顶部透明石墨烯薄膜电极；下层储能结构至少包括：与第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连的第二底部石墨烯薄膜电极、与第一底部石墨烯薄膜电极相电连的第二顶部石墨烯薄膜电极、夹在第二底部石墨烯薄膜电极和第一底部石墨烯薄膜电极之间的且与二者相垂直的第二纳米棒阵列和固态电解质，第二纳米棒阵列分布于固态电解质中；第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极还分别设置有引出极；上层光电转换结构将光转换为电，存储到下层储能结构中。优选地，所述第一底部石墨烯薄膜电极与所述第二顶部石墨烯薄膜电极直接接触；或者，所述第一底部石墨烯薄膜电极和所述第二顶部石墨烯薄膜电极之间还设置有第三介质石墨烯薄膜，用于隔离第一底部石墨烯薄膜电极和第二顶部石墨烯薄膜电极。优选地，所述第三介质石墨烯薄膜为氧化石墨烯薄膜。优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面还覆盖有一层光增透膜。优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面具有多个凹陷，使得第一纳米棒阵列随之呈高低起伏状，从而增加对光的透过率。优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极底部表面还设置有一层连续钛合金薄膜，且所述第一纳米棒阵列的顶部与所述连续钛合金薄膜相接触。优选地，所述连续钛合金薄膜为透明的，其厚度不大于10nm。优选地，所述第一纳米棒阵列中包含第一中空纳米棒和第一非中空纳米棒。优选地，第一非中空纳米棒分布于所述第一底部石墨烯薄膜电极的中心区域，所述第一非中空纳米棒围绕所述第一中空纳米棒设置。优选地，所述第二底部石墨烯薄膜电极表面还形成有一层活性金属化合物层或聚阴离子材料层，所述第二纳米棒阵列形成于活性金属化合物层或聚阴离子材料层表面。优选地，位于所述石墨烯薄膜基光能电池的边缘的所述上层光电转换结构设置有多个凹陷和凸起，用于缓冲对所述石墨烯薄膜基光能电池的挤压。优选地，所述上层光电转换结构呈向中心凹的弯曲状，使得所述石墨烯薄膜基光能电池的边缘突起。优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极、第一底部石墨烯薄膜电极、第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极均为单层石墨烯薄膜。优选地，所述石墨烯薄膜基电池中包括多个串联或并联的所述上层光电转换结构、以及位于多个串联或并联的所述上层光电转换结构的多个串联或并联的所述下层储能结构，多个串联或并联的所述上层光电转换结构中最底层的第一底层石墨烯薄膜电极与多个串联或并联的所述下层储能结构中最顶层的第二顶层石墨烯薄膜电极相电连；多个串联或并联的所述上层光电转换结构中最顶层的第一顶层石墨烯薄膜电极与多个串联或并联的所述下层储能结构中最底层的第二底层石墨烯薄膜电极相电连。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种光能手机，在手机机身背面具有上述任一项的石墨烯薄膜基光能电池作为背面壳体，其中，所述上层光电转换结构和所述下层储能结构从背面壳体外侧向内依次设置；所述第一底部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极上分别设置的引出极连接手机电路。优选地，所述石墨烯薄膜基光能电池还设置作为手机机身的侧壁、以及手机机身正面的边缘区域。本专利技术的石墨烯基光能电池，利用第一顶部石墨烯薄膜同时作为光透过窗口和上电极，利用第一底部石墨烯薄膜电极作为高功函数电极与第一纳米棒阵列共同构成光电转换异质结，从而实现将光能转换为电能，再利用下层储能结构将电能存储起来，并通过下层储能结构实现向外界放电；并且，下层储能结构中的第二顶部石墨烯薄膜电极与第二底部石墨烯薄膜电极分别与第一底部石墨烯薄膜电极和第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连，从而实现电能从上层光电转换结构向下层储能结构的流动；由于第二顶部石墨烯薄膜电极、第二底部石墨烯薄膜电极、第二纳米棒阵列均为纳米级，厚度很薄，并且石墨烯薄膜本身有具有良好的可挠性和强度，使得所构成的下层储能结构呈薄膜态，并且具有良好的柔性、可挠性和强度；同理，上层光电转换结构也呈薄膜态，并且具有良好的柔性、可挠性和强度，从而从整体上实现了光能电池的薄膜化、柔性、可挠性和强度。此外，当第一顶部透明石墨烯薄膜电极厚度较薄，甚至可以在一个或几个原子层厚度时，从而使得第一顶部透明石墨烯薄膜电极具有良好的透光率，提高光的利用效率。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的光能电池的截面结构示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的上层光电转换结构的第一纳米棒阵列分布示意图图3为本专利技术的一个较佳实施例的上层光电转换结构的示意图图4为本专利技术的一个较佳实施例的光能手机的侧面示意图图5为本专利技术的一个较佳实施例的光能手机的正面示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合附图1～5和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。请参阅图1，本实施例的一种石墨烯薄膜基光能电池，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，具有下层储能结构和位于下层储能结构上表面的上层光电转换结构；其中，上层光电转换结构至少包括：第一底部石墨烯薄膜电极、垂直生长于第一底部透明石墨烯薄膜表面的第一纳米棒阵列、以及覆盖于第一纳米棒阵列顶部的第一顶部透明石墨烯薄膜电极；下层储能结构至少包括：与第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连的第二底部石墨烯薄膜电极、与第一底部石墨烯薄膜电极相电连的第二顶部石墨烯薄膜电极、夹在第二底部石墨烯薄膜电极和第一底部石墨烯薄膜电极之间的且与二者相垂直的第二纳米棒阵列和固态电解质，第二纳米棒阵列分布于固态电解质中；第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极还分别设置有引出极；上层光电转换结构将光转换为电，存储到下层储能结构中。

【技术特征摘要】
2017.02.17 CN 201710085667X1.一种石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，具有下层储能结构和位于下层储能结构上表面的上层光电转换结构；其中，上层光电转换结构至少包括：第一底部石墨烯薄膜电极、垂直生长于第一底部透明石墨烯薄膜表面的第一纳米棒阵列、以及覆盖于第一纳米棒阵列顶部的第一顶部透明石墨烯薄膜电极；下层储能结构至少包括：与第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连的第二底部石墨烯薄膜电极、与第一底部石墨烯薄膜电极相电连的第二顶部石墨烯薄膜电极、夹在第二底部石墨烯薄膜电极和第一底部石墨烯薄膜电极之间的且与二者相垂直的第二纳米棒阵列和固态电解质，第二纳米棒阵列分布于固态电解质中；第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极还分别设置有引出极；上层光电转换结构将光转换为电，存储到下层储能结构中。2.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第一底部石墨烯薄膜电极与所述第二顶部石墨烯薄膜电极直接接触；或者，所述第一底部石墨烯薄膜电极和所述第二顶部石墨烯薄膜电极之间还设置有第三介质石墨烯薄膜，用于隔离第一底部石墨烯薄膜电极和第二顶部石墨烯薄膜电极。3.根据权利要求2所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第三介质石墨烯薄膜为氧化石墨烯薄膜。4.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面还覆盖有一层光增透膜。5.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面具有多个凹陷，使得第一纳米棒阵列随之呈高低起伏状，从而增加对光的透过率。6.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极底部表面还设置有一层连续钛合金薄膜，且所述第一纳米棒阵列的顶部与所述连续钛合金薄膜相接触。7.根据权利要求6所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述连续钛合金薄膜为透明的，其厚度不大于10nm。8.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜基光能电池，其特征在于，所述第一纳米棒阵列中包含第一中空纳米棒和第一非中空纳米棒。9.根据权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪际军，
申请(专利权)人：全普光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31