[發(fā)明專利]一種太陽能石墨烯電池

有效

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• 申請日: 2017-10-03
• 公開（公告）號: CN107785175B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 長沙仲善新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種太陽能石墨烯電池，涉及太陽能電池技術領域。為了解決傳統(tǒng)太陽能電池光電轉化效率偏低、性能差且價格昂貴不利于大規(guī)模生產應用的技術問題。因此，本發(fā)明提供了一種太陽能石墨烯電池有效的提升了光電轉換效率，使得光電轉換效率達到12.11％，與電池性能明顯提升，而且制備過程有效的降低了生產成本，適合大規(guī)模推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種太陽能石墨烯電池。

背景技術

隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，能源短缺問題越來越突出。太陽能作為一種取之不盡的可再生新能源，具有其他類型能源無法比擬的優(yōu)點。因此，對太陽能的開發(fā)和利用引起了人們的越來越多的重視。作為一種新型的太陽能電池，染料敏化太陽能電池由于其潛在的低成本和可觀的光電轉化效率高于受到了廣泛的關注。而且光電轉化效率已經超過11％，接近商業(yè)化多晶娃太陽能電池的轉化效率，并且染料敏化太陽能電池制備技術簡單、生產成本較低，顯示出其潛在的商業(yè)應用前景。許多國家和企業(yè)已經對染料敏化太陽能電池產業(yè)化進行了深入的研究，染料敏化太陽能電池的應用已進入了產業(yè)性階段。

染料敏化太陽能電池主要由三部分構成：半導體光陽極、電解質和對電極，其中光陽極是由形成于電極層上的半導體納米晶膜與其表面吸附的光敏染料組成。電池的導電基底一般為氧化銦錫導電玻璃或摻氟的氧化錫導電玻璃。光陽極中使用的半導體一般為二氧化鈦，敏化染料一般為過渡金屬的配合物，染料敏化太陽能電池的電解質按照其物理狀態(tài)的不同可以分為液態(tài)電解質、半固態(tài)電解質和固態(tài)電解質。染料敏化太陽能電池中常用的電解質為含有I^-₃/I^-電對的電解質。染料敏化太陽能電池的對電極主要為金屬對電極和碳對電極。

由于對二維納米材料石墨稀的開拓性研究，石墨稀作為一種新型的碳材料，有著傳統(tǒng)碳納米材料無法比擬的獨特性能，具有相當高的比表面積理論值為和優(yōu)異的導電率。石墨烯在太陽能電池、鋰離子電池和超級電容器方面已經有許多探索和研究基于石墨稀的研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種太陽能石墨烯電池，以解決傳統(tǒng)太陽能電池光電轉化效率偏低、性能差且價格昂貴不利于大規(guī)模生產應用的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽能石墨烯電池。

本發(fā)明所述的一種太陽能石墨烯電池由透明導電玻璃基片、多孔石墨烯復合薄膜及染料敏化劑制備的光陽極，電解質溶液，和由透明導電玻璃基體、復合催化層和多孔碳膜制備的對電極以及將其密封固定的薄膜殼體組成，所述光陽極由多孔石墨烯復合薄膜涂覆于透明導電玻璃基片表面，染料敏化劑則牢固附著于多孔石墨烯復合薄膜上制備而成；所述的對電極是將碳漿料涂覆于透明導電玻璃基片表面形成多孔碳膜，復合催化劑涂覆于多孔碳膜形成復合催化層制備而成，而電解質溶液則置于染料敏化劑與復合催化層之間并通過薄膜式殼體將整個電池密封固定成一體；所述的透明導電玻璃基片為FTO。

進一步，所述的太陽能石墨烯電池的生產方法，包括以下步驟：

①將石墨烯研碎和水混合，配制成1mg/ml懸浮液，超聲處理1-1.5h然后在懸浮液中加入異佛爾酮二異氰酸酯混合均勻，繼續(xù)超聲分散30min后將混合懸浮液置于反應罐中恒定溫度90℃反應24h，再加入水合肼繼續(xù)反應30min,同時反應罐中除去氧氣通入氮氣，待反應后用氨水調p H至9-10，控制離心機轉速為2000-3000r/min，離心處理10min,棄去上清液，得改性石墨烯；

②將步驟①制備的改性石墨烯溶于水，超聲處理至其完全溶解，再加入納米陶瓷復合漿料，超聲分散15min,然后均勻涂覆于FTO透明導電玻璃基體表面,放置在溫度為40-50℃的環(huán)境中30-40h,依次用去離子水、乙醇清洗并置于真空爐內焙燒,控制溫度250℃，壓力8-10KPa下處理2-3小時，并且通入氦氣，待焙燒后在FTO透明導電玻璃基體表面形成多孔石墨烯復合薄膜；