[發(fā)明專利]一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

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• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114597313A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 郝鋒;汪舒蓉;吳成;朱瑋珂;陳彬
• 申請（專利權）人: 成都鈦鈣新能源科技有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 成都華復知識產權代理有限公司 51298
• 代理人: 王洪霞

1.一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述太陽能電池由里到外依次包括襯底、致密層、鈣鈦礦層、介孔層、石墨烯層、背電極、光刻膠層和增透層；

所述鈣鈦礦層、介孔層以及石墨烯層的厚度相等，光刻膠層厚度為襯底厚度的二分之一，致密層與增透層厚度相等；

所述石墨烯層為十五層以上的石墨烯層狀堆積體組成的石墨烯片，石墨烯片的厚度為30-45nm，襯底的厚度為1.25-2.05mm，增透層的厚度為15-20nm。

2.根據權利要求1所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述襯底包括但不限于ITO、PET、PEN、PI、PC及PDMS。

3.根據權利要求2所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述增透層為增透膜，增透膜的透光度≥93％。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、材料準備：

1)準備一塊陶瓷板，于陶瓷板中部開設與成型太陽能電池大小一致的成型槽；

2)準備一臺旋涂機，將上述陶瓷板架設于旋涂機轉盤內，確保陶瓷板于旋涂機轉盤內保持水平，并確保旋涂機轉盤與陶瓷板之間留有空隙；

3)準備兩組微型振動電機，將其對稱安裝于旋涂機轉盤的底部兩側；

4)利用紫外線殺菌燈對上述器具進行殺菌消毒處理；

S2、底層制備：

1)將襯底液倒入陶瓷板預設的成型槽內，控制旋涂機轉盤開始轉動，旋涂機轉盤轉速控制為30-60rpm，待襯底液固化成型后，形成襯底；

2)將陶瓷板從旋涂機轉盤中取出，利用單室等離子氣相沉積設備對陶瓷板內襯底表面進行化學氣相沉積處理，襯底表面形成致密層；

S3、中層處理；

將陶瓷板重新送回旋涂機內原先位置，將預制的鈣鈦礦旋涂液灌裝入旋涂機內，控制旋涂機于致密層表面旋涂鈣鈦礦旋涂液，旋涂機轉盤轉速控制為800-1100rpm，進行第一段旋涂，第一段旋涂后控制旋涂機轉盤轉速降至100-200rpm，開始第二段旋涂，第二段旋涂后控制旋涂機停機，等待10-20min后，致密層表面形成鈣鈦礦層；

S4、主層成型：

1)將預制的介孔旋涂液灌裝入旋涂機內，控制旋涂機鈣鈦礦層表面旋涂介孔旋涂液，同時控制旋涂機底部微型振動電機開啟，持續(xù)振動、旋涂8-16min后控制旋涂機和微型振動電機停機；

2)旋涂機停機后，將預備的石墨烯片敷設于未固化的介孔層表面，再將預制的光刻膠液灌注于旋涂機內，利用旋涂機繼續(xù)向石墨烯層旋涂光刻膠液，旋涂機轉盤轉速控制為600-800rpm，旋涂至光刻膠液耗盡后停機，將預備的背電極敷設于石墨烯層表面光刻膠液內，確保背電極與石墨烯層貼合；

S5、表層處理：

1)待光刻膠液完全固化形成光刻膠層，將陶瓷板從旋涂機內取出，將陶瓷板放入預制的酸洗液內浸泡，酸洗液溫度控制為56-68℃，酸洗至光刻膠層表面光刻膠殘留完全脫落后取出；

2)將酸洗后的陶瓷板放回旋涂機轉盤內，將預制的增透液倒入旋涂機內，控制旋涂機于光刻膠層表面旋涂增透液，旋涂速度控制為1800-2050rpm，旋涂5-10min后停機，待增透液完全固化后于光刻膠層表面形成增透層，得到該太陽能電池的坯料；

將該太陽能電池的坯料組裝入太陽能電池框架內，即得該一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池。

5.根據權利要求4所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述中層處理步驟中，第一段旋涂時間為10-15min，第二段旋涂時間控制為10min。

6.根據權利要求4所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述表層處理步驟中，酸洗液由以下重量比得原料混合而成：硝酸21-22％、表面活性劑5-9％、丙酮3-5％和余量的水。

7.根據權利要求6所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述表層處理步驟中，停機后利用紫外線燈對光刻膠表面進行照射。

8.根據權利要求4所述的一種低成本石墨烯薄膜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述主層成型步驟中微型振動電機的振動頻率控制為2000-2500rpm，旋涂機轉盤轉速控制為300-500rpm。