[發明專利]一種新型石墨烯光伏電池

在審

• 申請號: 201810029678.0
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108231922A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 賈緯民
• 申請（專利權）人: 莆田市超維二維科技發展有限公司
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/0445;H01L31/055;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 鞏固

本發明涉及一種新型石墨烯光伏電池，由至少一個光伏電池單元組成，每個光伏電池單元包括基底、位于基底表面的活性層及位于活性層兩端且與所述活性層接觸的電極，其中所述活性層包括2?10％的石墨烯、5?20％的光伏活性物質和導電膠。本發明利用了石墨烯具有快速電子遷移率的特性，將石墨烯結合光電材料與導電粘結劑形成活性層，可將光伏材料受到光照時瞬時產生的電荷迅速高效遷移導出，在實現一種新型光伏電池的同時，也實現了成本的大幅度的降低。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體的涉及一種新型的光伏電池。

背景技術

由于電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸，而開發太陽能資源成為尋求經濟發展的新動力。

在此背景下，由于來源取之不盡，因此通過太陽能發電成為世界研發的新熱點，而用于把太陽的光能直接轉化為電能的光伏電池已經獲得了階段性的發展。

光伏電池具有以下優點：無枯竭危險、無污染、不受資源分布地域的限制、可在用電處就近發電、能源質量高、供電系統工作相對可靠等。

但現有利用半導體發電的光伏電池仍然沒有辦法做到真正的全面應用，主要是由于其轉換率仍然偏低，約20％左右，且最重要的是成本過高，總體經濟效益并不能做到令人滿意。

發明內容

為了解決現有光伏電池轉換率低卻成本高、效益較差的問題，本發明提供一種新型石墨烯光伏電池。

本發明技術方案如下：

一種新型石墨烯光伏電池，其特征在于由至少一個光伏電池單元組成，每個光伏電池單元包括基底、位于基底表面的活性層及位于活性層兩端且與所述活性層接觸的電極，其中所述活性層包括質量分數2-10％的石墨烯、5-20％的光伏活性物質和導電膠。

優選的所述石墨烯為單層或寡層石墨烯，對陽光透光率為90-98％。

優選的所述基底為透明基底，包括玻璃、硬質塑料薄片或軟質塑料薄膜。

進一步優選的所述塑料包括PC、PET、PMMA或聚丙烯酸酯等透明塑料。

優選的所述導電膠為納米級透明羥甲基纖維素導電膠。

在上述各透明原料的優選條件下，光伏電池優選的由2-10層光伏電池單元層疊而成。

優選的每層光伏電池單元的光伏活性物質不完全相同。

所述光伏活性物質可以是常見的碲化鎘、硫化鎘、硒化鋅、硫化鋅、碲鎘汞或生物質葉綠素等材料。

所述電極的兩極分別為電動勢差＞2.2V的金屬。

優選的所述電極分別為銅、鋁。

本發明技術效果：

對于一般的半導體光伏材料來說，其受光照時瞬時產生的電子容易淬滅，并不能輕易的轉換成電流。本發明利用了石墨烯具有快速電子遷移率的特性(石墨烯具有200000cm²/Vs的電子遷移率，為硅的100-200倍，且電阻率極低)，將石墨烯結合少量光伏材料與導電粘結劑形成活性層涂布于基底表面構成新型的光伏電池，光伏材料用量可以大幅減少，電池結構和原理也發生根本變化，只需在活性層兩側設置金屬箔電極，通過其微小的電勢差即可將光伏材料受到光照時瞬時產生的電荷迅速高效遷移導出而不至于淬滅，實現了一種新型的結構簡單的光伏電池。同時，也實現了成本的大幅度的降低，由于石墨烯和光伏材料通過互相配合使得用量均較少，同等輸出功率下，成本僅為現有常用光伏電池的四分之一。