在本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電領(lǐng)域,尤其涉及一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池。
背景技術(shù):
在CIGS柔性薄膜電池,由于其可彎曲,便于運輸攜帶等特點,已經(jīng)日益廣泛的應(yīng)用在太陽能發(fā)電領(lǐng)域,但是這種柔性薄膜電池,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,對設(shè)備要求高,尤其是柔性基板的耐溫性差,使得柔性薄膜電池的制備成本高,這大大限制了柔性薄膜電池特別是透明襯底柔性薄膜電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而且這種柔性薄膜太陽能電池的制備,容易造成環(huán)境污染,會對人體健康造成影響。
石墨烯是一種良好的導(dǎo)體,是一種二維碳原子晶體,有非常好的載流子遷移率,完全透明;它的出現(xiàn),使人們又尋找到了在柔性薄膜太陽能電池中性能優(yōu)異的電極材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
在為了克服上述傳統(tǒng)柔性薄膜太陽能電池存在的技術(shù)不足,本發(fā)明提出了一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,降低生產(chǎn)成本,保護生態(tài)環(huán)境。
一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,主要包括:上基底層、石墨烯正電極層、光伏薄膜層、石墨烯負電極層和下基底層;石墨烯正電極層附著在上基底層上、石墨烯負電極層附著在下基底層上,中間為光伏薄膜層。
所述一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,其上基底層和下基底層為PI透明薄膜,為厚度為250微米;耐溫為269℃~400℃。
所述一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,其石墨烯正電極層制作步驟如下:
(1)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(2)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=2~4:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(3)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(4)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(5)將帶石墨烯膜的基板,浸入氯化金溶液20~30分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板,其p型摻雜物的石墨烯膜厚為1納米。
所述一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,其石墨烯負電極層制作步驟如下:
(1)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(2)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=2~4:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(3)將下基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(4)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(5)將帶石墨烯膜的基板,浸入o-MeO-DMBI 溶液 20~30分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的負極基板,其N型摻雜物的石墨烯膜厚為1納米。
所述一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,其光伏薄膜層制作步驟如下:
(1)將石墨烯正極基板,放入0.2mol/l的硅酸鈉和0.1mol/l硫化鈉混合溶液中浸泡一分鐘,然后再置于0.1mol/l的硝酸鎘溶液中反映5~10分鐘;
(2)取出,用蒸餾水沖洗干凈,晾干,得硫化鎘光伏薄膜層,其厚度為1納米。
所述一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,其封裝方法是將一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板和負極基板,上下相對,用聚乙烯醇縮丁醛熱熔粘合固定。
附圖說明
圖1為一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池層結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖標(biāo)記說明:1 上基底層 2石墨烯正電極層3光伏薄膜層4下基底層5石墨烯負電極層。
具體實施方式
一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,主要包括:上基底層1 、石墨烯正電極層2、光伏薄膜層3、下基底層4和石墨烯負電極層5。
實施例1
(1)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(2)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=2:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(3)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(4)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(5)將帶石墨烯膜的基板,浸入氯化金溶液20分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板,其p型摻雜物的石墨烯膜厚為0.8納米;
(6)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(7)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=2:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(8)將下基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(9)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(10)將帶石墨烯膜的基板,浸入o-MeO-DMBI 溶液 20分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的負極基板,其N型摻雜物的石墨烯膜厚為0.8納米;
(11)將石墨烯正極基板,放入0.2mol/l的硅酸鈉和0.1mol/l硫化鈉混合溶液中浸泡一分鐘,然后再置于0.1mol/l的硝酸鎘溶液中反映10分鐘;
(12)取出,用蒸餾水沖洗干凈,晾干,得硫化鎘光伏薄膜層,其厚度為0.8納米;
(13)將一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板和負極基板,上下相對,用聚乙烯醇縮丁醛熱熔粘合固定,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池。
實施例2
(1)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(2)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=3:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(3)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(4)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(5)將帶石墨烯膜的基板,浸入氯化金溶液25分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板,其p型摻雜物的石墨烯膜厚為0.9納米;
(6) 取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(7)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=3:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(8)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(9)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(10)將帶石墨烯膜的基板,浸入o-MeO-DMBI 溶液 25分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的負極基板,其N型摻雜物的石墨烯膜厚為0.9納米;
(11)將石墨烯正極基板,放入0.2mol/l的硅酸鈉和0.1mol/l硫化鈉混合溶液中浸泡一分鐘,然后再置于0.1mol/l的硝酸鎘溶液中反映10分鐘;
(12)取出,用蒸餾水沖洗干凈,晾干,得硫化鎘光伏薄膜層,其厚度為0.9納米;(13)將一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板和負極基板,上下相對,用聚乙烯醇縮丁醛熱熔粘合固定,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池。
實施例3
(1)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(2)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=4:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(3)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(4)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(5)將帶石墨烯膜的基板,浸入氯化金溶液30分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板,其p型摻雜物的石墨烯膜厚為1納米;
(6)取氧化石墨研碎,按1mg/ml和去離子水配制懸浮液,超聲處理1小時,得膠狀氧化石墨烯懸浮液;
(7)緩慢加入還原劑NaOH、KOH 或水合肼,按照還原劑:氧化石墨烯=4:1,攪拌0.5小時,得石墨烯懸浮液;
(8)將上基底層浸入2分鐘,緩慢提拉一次,晾干;
(9)放入加熱爐加熱至300℃,2分鐘,得帶石墨烯膜的基板;
(10)將帶石墨烯膜的基板,浸入o-MeO-DMBI 溶液 30分鐘,取出,用蒸餾水清洗,晾干,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的負極基板,其N型摻雜物的石墨烯膜厚為1納米;
(11)將石墨烯正極基板,放入0.2mol/l的硅酸鈉和0.1mol/l硫化鈉混合溶液中浸泡一分鐘,然后再置于0.1mol/l的硝酸鎘溶液中反映10分鐘;
(12)取出,用蒸餾水沖洗干凈,晾干,得硫化鎘光伏薄膜層,其厚度為1納米;
(13)將一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池的正極基板和負極基板,上下相對,用聚乙烯醇縮丁醛熱熔粘合固定,得一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池。
綜上所述,無論是石墨烯摻雜p型半導(dǎo)體的膜層厚度;還是石墨烯摻雜N型半導(dǎo)體的膜層厚度;或者是光伏薄膜層的厚度;都與還原劑和氧化石墨烯的比例有關(guān);和浸入了氯化金溶液和o-MeO-DMBI 溶液的時間有關(guān),時間長則得到膜層的厚度就厚,反之就薄,總之從上述方法制作的一種石墨烯柔性薄膜太陽能電池,工藝簡單,不會造成環(huán)境污染,成本低廉。