[發明專利]一種石墨烯太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811193859.3
• 申請日: 2018-10-01
• 公開（公告）號: CN109273605A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 李美霞;解秀亮;王光碩
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48;H01L51/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種石墨烯太陽能電池，自下而上包括：基底(1)、石墨烯陰極(2)、陰極修飾層(3)、鈣鈦礦化合物層(4)、陽極修飾層(5)、石墨烯陽極(6)，其特征在于：

所述陰極修飾層(3)采用分散旋涂法得到ZnO，再經由石墨烯修飾制備而成；

所述石墨烯陽極(6)采用三層薄膜結構，包括PEDOT：PSS第一陽極層(601)、Cu納米顆粒第二陽極層(602)和石墨烯第三陽極層(603)。

2.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述基底為硬性透明基底或軟性透明基底中的一種；

所述硬性透明基底包括但不限于FTO、ITO；

所述柔性透明基底包括但不限于PET、PEN。

3.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述石墨烯陰極(2)為石墨烯或改性石墨烯中的一種，所述石墨烯陰極(2)的厚度為20-50nm。

4.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述陰極修飾層(3)的厚度5-40nm。

5.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦化合物層(4)為CH₃CH₂NH₂PbI₃、CH₃NH₃PbBr₃、CH₃NH₃PbI₂Br、CH₃NH₃PbI₃中的一種，所述鈣鈦礦化合物層(4)的厚度為60-150nm。

6.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述陽極修飾層(5)包括但不限于CuPc、CuSCN、PbI、MoO₃中的一種或多種，所述陽極修飾層(5)的厚度為10-60nm。

7.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述石墨烯陽極(6)中PEDOT：PSS第一陽極層(601)的厚度為20-40nm，所述Cu納米顆粒第二陽極層(602)的厚度為1-7nm。

8.根據權利要求1所述的一種石墨烯太陽能電池，其特征在于：所述石墨烯陽極(6)中石墨烯第三陽極層(603)為石墨烯或者改性石墨烯，石墨烯第三陽極層(603)的厚度為20-40nm。

9.根據權利要求1-8任一項所述的一種石墨烯太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)清洗基底：將基底依次置于去離子水、丙酮、異丙醇和去離子水中超聲清洗10-15min，清洗完畢后控溫120℃烘干；

(2)在所述步驟(1)中的基底上制備石墨烯陰極；

(3)制備陰極修飾層：采用分散旋轉涂覆法，在所述步驟(2)中的石墨烯陰極上涂覆一層ZnO，之后通過自組裝技術用石墨烯修飾ZnO；

(4)制備鈣鈦礦化合物層：在所述步驟(3)中的陰極修飾層上，制備出鈣鈦礦前驅體，經過退火處理形成鈣鈦礦化合物層；

(5)制備陽極修飾層：在所述步驟(4)中的鈣鈦礦化合物層上制備出無機金屬氧化物材料的陽極修飾層；

(6)制備石墨烯陽極：在所述步驟(5)中的陽極修飾層上，采用旋涂法制備PEDOT：PSS第一陽極層(601)，在第一陽極層(601)上，采用真空蒸鍍法制備Cu納米顆粒第二陽極層(602)，在第二陽極層(602)上，采用化學氣相沉積法制備石墨烯第三陽極層(603)，得到石墨烯太陽能電池。

10.根據權利要求9所述的一種石墨烯太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中先用磁控濺射法制備ZnO種子液，經過4次旋涂得到ZnO種子層薄膜，控溫500℃退火2-4h。