[發明專利]石墨烯電子傳輸層太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811290305.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109509838A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 檀滿林;田勇;付曉宇
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

1.一種石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，包括如下步驟：

制備并剝離氧化石墨得到氧化石墨烯；

使用氨基酸對氧化石墨烯進行修飾得到氨基酸修飾的氧化石墨烯；

提供一導電基板，并對所述導電基板進行清洗；

將至少包含所述氨基酸修飾的氧化石墨烯的材料涂布于所述導電基板表面制作電子傳輸層；以及

在所述電子傳輸層遠離所述導電基板表面依次設置活性層及電極層。

2.如權利要求1所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，還包括如下步驟：

將氨基酸修飾的氧化石墨烯與3，4-乙烯二氧噻吩單體的聚合物及聚對苯乙烯磺酸鈉混合制成電子傳輸層涂料。

3.如權利要求2所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，所電子傳輸層包含氨基酸修飾的氧化石墨烯、3，4-乙烯二氧噻吩單體的聚合物以及聚對苯乙烯磺酸鈉。

4.如權利要求1所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，所述氨基酸為丙氨酸、賴氨酸、絲氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸或酪氨酸中的至少一種。

5.如權利要求1所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，制備并剝離氧化石墨得到氧化石墨烯的步驟包括：

將石墨和無水硝酸鈉加入硫酸溶液中，向石墨、無水硝酸鈉以及濃硫酸的混合物中加入高錳酸鉀并依次分別置于三個不同溫度的水浴環境中使其反應并得到一混合物；

對所述混合物進行至少3次離心處理，取離心后的所述混合物的中層物質并干燥獲得氧化石墨；

對所述氧化石墨進行機械剝離獲得氧化石墨烯。

6.如權利要求5所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，所述三個不同溫度的水浴環境的溫度范圍分別為0至5℃、20至40℃以及50至100℃。

7.如權利要求1所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池的制備方法，其特征在于，使用氨基酸對氧化石墨烯進行修飾得到氨基酸修飾的氧化石墨烯的步驟包括：

將氧化石墨烯、氫氧化鈉、氯乙酸鈉混合并在水浴環境下超聲處理得到羧基化的氧化石墨烯；

將羧基化的氧化石墨烯、亞硫酰氯以及二甲基甲酰胺混合加熱處理得到酰氯化的氧化石墨烯；

去除酰氯化的氧化石墨烯中過量的亞硫酰氯，向酰氯化的氧化石墨烯中加入無水二甲基甲酰胺和氨基酸并加熱得到氨基酸修飾的氧化石墨烯。

8.一種石墨烯電子傳輸層太陽電池，其特征在于，所述石墨烯電子傳輸層太陽電池包括導電基板、電子傳輸層、活性層、電極層，所述導電基板包括一玻璃基底以及設置于所述玻璃基底一側的導電層，所述電子傳輸層、活性層以及電極層一側設置于所述導電層遠離所述玻璃基底一側，所述電子傳輸層的材料包含氨基酸修飾的氧化石墨烯。

9.一種如權利要求8所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池，其特征在于，所述電子傳輸層的材料包含氨基酸修飾的氧化石墨烯、3，4-乙烯二氧噻吩單體的聚合物以及聚對苯乙烯磺酸鈉。

10.一種如權利要求8或9任意一項所述的石墨烯電子傳輸層太陽電池，其特征在于，所述氨基酸修飾的氧化石墨烯中，氨基酸分子鍵接于氧化石墨烯的酮基上。