[發(fā)明專利]一種基于石墨烯的半透明太陽能電池

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107819074A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱洋;邵蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京旭羽睿材料科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于石墨烯的半透明太陽能電池，自下而上包括：襯底(1)、石墨烯陽極(2)、陽極修飾層(3)、鈣鈦礦光活性層(4)、陰極修飾層(5)、石墨烯陰極(6)，其特征在于：所述石墨烯陽極(2)為三層薄膜結(jié)構(gòu)，包括石墨烯第一陽極層(201)、PETDOT:PSS第二陽極層（202）和石墨烯第三陽極層(203)，所述的石墨烯第一陽極層(201)、PETDOT:PSS第二陽極層（202）和石墨烯第三陽極層(203)成的三明治結(jié)構(gòu)，所述的石墨烯第一陽極層(201)的厚度為5-15 nm，PETDOT:PSS第二陽極層（202）厚度20-50 nm，石墨烯第三陽極層(203)的厚度為15-30 nm；所述石墨烯陰極(6)為三層薄膜結(jié)構(gòu)，包括石墨烯第一陰極層(601)、Ag納米線第二陰極層（602）和石墨烯第三陰極層(603)，所述的石墨烯第一陰極層(601)、Ag納米線第二陰極層（602）和石墨烯第三陰極層(603)成的三明治結(jié)構(gòu)，所述的石墨烯第一陰極層(601)的厚度為5-15 nm，Ag納米線第二陰極層（602）厚度2-5 nm，石墨烯第三陰極層(603)的厚度為15-30 nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種基于石墨烯的半透明太陽能電池，其特征在于：所述的襯底(1)包括但不限于玻璃、石英等硬質(zhì)透明襯底以及PET、PEN、PI、PC及PDMS等聚合物柔性襯底，所述襯底在可見光波段的平均透光率高于90％。

3.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種基于石墨烯的半透明太陽能電池，其特征在于：所述陽極修飾層(3)為CuPc、PbPc、PETDOT:PSS、CuSCN、CuI、NiOx、PbI、MoO3、WO3和V2O5中的一種或者多種，所述陽極修飾層(3)厚度為20 nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種基于石墨烯的半透明太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦光活性層(4)為CH3NH3PbI3，所述的鈣鈦礦光活性層(4)的厚度為200-1000 nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種基于石墨烯的半透明太陽能電池，其特征在于：所述陰極修飾層(5)包括但不限于ZnO氧化鋅、TiO2二氧化鈦、C60、C70、PCBM，所述陰極修飾層(5)的厚度為30 nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種基于石墨烯的半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：器件的制備包括如下步驟，

S1、清洗襯底：將在襯底依次置于去離子水、丙酮、異丙醇和去離子水中超聲清洗 10 min，清洗完成后在120℃的鼓風干燥箱中烘干，烘干后在254 nm的紫外燈下照射處理20分鐘待用；

S2、制備石墨烯陽極：在襯底上依次制備石墨烯第一陽極層、PETDOT:PSS第二陽極層和石墨烯第三陽極層；

S3、制備陽極修飾層：采用熱蒸鍍法或者旋轉(zhuǎn)涂覆法，在有機光活性層上制備一層厚度20 nm的陽極修飾層；

S4、制備鈣鈦礦光活性層：在陽極修飾層上旋涂PbI2的二甲基甲酰胺溶液，并在 70℃下退火 15 min，以蒸發(fā)有機溶劑，旋涂時的轉(zhuǎn)速為2000-3500r/min，旋涂的時間為 30-60s；將上述基片浸泡在CH3NH3I的異丙醇溶液中，在60℃溫度下保持 5-20 min，以保證 PbI2與 CH3NH3I 這兩種材料充分反應(yīng)；所得基片用異丙醇沖洗后，放在100℃加熱板上退火30-100min；

S5、制備陰極修飾層：采用熱蒸鍍法或者旋轉(zhuǎn)涂覆法，在鈣鈦礦光活性層上制備一層厚度30 nm的陰極修飾層；

S6、制備石墨烯陰極：在襯底上依次制備石墨烯第一陰極層、Ag納米線第二陰極層和石墨烯第三陰極層。