[发明专利]一种具有石墨烯涂层的太阳能电池板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有石墨烯涂层的太阳能电池板的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人类对能源的需求越来越大，然而，地球的非可再生能源数量有限，为降低非可再生能源的消耗及减少对环境的污染，太阳能发电作为一种新兴的可再生能源具有非常重大的意义，而随着相关技术的进步，太阳能电池的应用范围也越来越广泛。

太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能单体电池片，最常见的有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等，由一个或多个太阳能电池片组成的模块叫做太阳能电池组件或太阳能电池板。太阳能电池的发电效率很大程度上取决于其光电转换效率；然而受材料及结构的限制，当前太阳能电池的光电转换效率仍有待提高。

以薄膜太阳能电池为例。薄膜太阳能电池的前电极采用的是透明导电氧化物(TCO)玻璃，它的性能对于电池的转换效率有着至关重要的作用。目前研究最多的透明导电薄膜材料是ZnO基的TCO薄膜材料，此材料对于氢离子是稳定的，同时比FTO具有更好的光透过率。但是在实际应用中由于目前ZnO基透明导电薄膜与光电转化区薄膜的界面匹配工艺尚不完善，相对于FTO导电膜对光电转换效率贡献没有明显的优势，为了将理论上应该存在的优势彻底的体现出来，有必要对TCO薄膜的结构及其组成进行改进。

经对现有技术的检索发现：申请号为201210095209.1，发明名称为一种提高太阳能电池板光电转换效率的方法的中国专利，为解决由于ZnO基透明导电薄膜与光电转化区薄膜的界面匹配工艺尚不完善而影响光电转换效率的技术问题，设计了一种基于改进的TCO薄膜层提高太阳能电池板光电转换效率的方法。该方法通过将TCO薄膜层设计为多层复合型结构、并将各个层的掺杂浓度进行合理控制、形成渐变梯度，大大提高了电池板的透光率和导电率，有效地提高太阳电池光电转化效率。但该方法工艺复杂、成本居高不下，且仅适用于ZnO基TCO薄膜太阳能电池，并不适用于硅太阳能电池。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种具有石墨烯涂层的太阳能电池板的制备方法。本发明通过在硅太阳能电池板表面喷涂一层石墨烯涂料，形成石墨烯涂层，进而提高太阳能电池板的光电转换效率。此外，本发明的工艺极为简单，喷涂材料性能优异而且廉价，喷涂之后对后续加工反而有正效应。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种具有石墨烯涂层的太阳能电池板的制备方法，所述制备方法包括在太阳能电池板表层涂覆石墨烯涂料；所述石墨烯涂料是由石墨烯、氧化石墨烯(包括改性氧化石墨烯)分散在溶剂中配制而成的。

优选的，所述溶剂选自乙醇、水、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、二甲苯、正丁醇。

优选的，所述石墨烯涂料中石墨烯或氧化石墨烯的浓度为0.08～0.4mg/ml。更优选0.12～0.40mg/ml。

优选的，选用不同的溶剂配置石墨烯的分散液，如无损单晶石墨烯表面张力与石墨相近，且属于既不亲油也不亲水型材料。溶剂的选择一般可采用NMP，由于该溶剂的比表面张力与石墨相近(46dyn/cm)，因此对石墨烯有很好的分散效果。为了提高溶剂的蒸发速率，用乙醇将分散石墨烯的NMP分散液稀释，从而得到所需浓度的喷涂剂。而氧化石墨烯由于表面被氧化，带有大量的羟基、羧基和环氧基团，其自身可以很好的分散在水、乙醇、DMF等极性溶剂中，分散浓度达到了10mg/ml，因而可以直接配置成乙醇、水或者DMF等极性溶剂中形成分散液。同样为了提高溶剂蒸发速率可选择饱和蒸汽压大的溶剂(指的是沸点低易挥发的溶剂，如乙醇，甲醇，四氢呋喃等)将它稀释后再喷涂。另外，有机化改性后的氧化石墨烯可以分散在油性溶剂中之后再喷涂。甲苯、二甲苯为其较理想的有机溶剂。

进一步优选的，所述石墨烯涂料是由石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮和乙醇的混合溶液中配制而成的；所述N-甲基吡咯烷酮和乙醇的体积比为1∶1～5。

进一步优选的，所述石墨烯涂料是由未改性的氧化石墨烯分散在水、乙醇、二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺中配制而成的。

进一步优选的，所述石墨烯涂料是由改性氧化石墨烯分散在油性溶剂中，并添加适量高饱和蒸汽压溶剂配制而成的；所述油性溶剂包括甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物。所述油性溶剂与高饱和蒸汽压溶剂的体积比为1∶0.5～2。所述高饱和蒸汽压溶剂选自四氢呋喃、己烷、戊烷等烷烃类溶剂。