[发明专利]一种太阳能石墨烯电池

说明书

本发明提供了一种太阳能石墨烯电池，涉及太阳能电池技术领域。为了解决传统太阳能电池光电转化效率偏低、性能差且价格昂贵不利于大规模生产应用的技术问题。因此，本发明提供了一种太阳能石墨烯电池有效的提升了光电转换效率，使得光电转换效率达到12.11％，与电池性能明显提升，而且制备过程有效的降低了生产成本，适合大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能石墨烯电池。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，能源短缺问题越来越突出。太阳能作为一种取之不尽的可再生新能源，具有其他类型能源无法比拟的优点。因此，对太阳能的开发和利用引起了人们的越来越多的重视。作为一种新型的太阳能电池，染料敏化太阳能电池由于其潜在的低成本和可观的光电转化效率高于受到了广泛的关注。而且光电转化效率已经超过11％，接近商业化多晶娃太阳能电池的转化效率，并且染料敏化太阳能电池制备技术简单、生产成本较低，显示出其潜在的商业应用前景。许多国家和企业已经对染料敏化太阳能电池产业化进行了深入的研究，染料敏化太阳能电池的应用已进入了产业性阶段。

染料敏化太阳能电池主要由三部分构成：半导体光阳极、电解质和对电极，其中光阳极是由形成于电极层上的半导体纳米晶膜与其表面吸附的光敏染料组成。电池的导电基底一般为氧化铟锡导电玻璃或掺氟的氧化锡导电玻璃。光阳极中使用的半导体一般为二氧化钛，敏化染料一般为过渡金属的配合物，染料敏化太阳能电池的电解质按照其物理状态的不同可以分为液态电解质、半固态电解质和固态电解质。染料敏化太阳能电池中常用的电解质为含有I^-₃/I^-电对的电解质。染料敏化太阳能电池的对电极主要为金属对电极和碳对电极。

由于对二维纳米材料石墨稀的开拓性研究，石墨稀作为一种新型的碳材料，有着传统碳纳米材料无法比拟的独特性能，具有相当高的比表面积理论值为和优异的导电率。石墨烯在太阳能电池、锂离子电池和超级电容器方面已经有许多探索和研究基于石墨稀的研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种太阳能石墨烯电池，以解决传统太阳能电池光电转化效率偏低、性能差且价格昂贵不利于大规模生产应用的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能石墨烯电池。

本发明所述的一种太阳能石墨烯电池由透明导电玻璃基片、多孔石墨烯复合薄膜及染料敏化剂制备的光阳极，电解质溶液，和由透明导电玻璃基体、复合催化层和多孔碳膜制备的对电极以及将其密封固定的薄膜壳体组成，所述光阳极由多孔石墨烯复合薄膜涂覆于透明导电玻璃基片表面，染料敏化剂则牢固附着于多孔石墨烯复合薄膜上制备而成；所述的对电极是将碳浆料涂覆于透明导电玻璃基片表面形成多孔碳膜，复合催化剂涂覆于多孔碳膜形成复合催化层制备而成，而电解质溶液则置于染料敏化剂与复合催化层之间并通过薄膜式壳体将整个电池密封固定成一体；所述的透明导电玻璃基片为FTO。

进一步，所述的太阳能石墨烯电池的生产方法，包括以下步骤：

①将石墨烯研碎和水混合，配制成1mg/ml悬浮液，超声处理1-1.5h然后在悬浮液中加入异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀，继续超声分散30min后将混合悬浮液置于反应罐中恒定温度90℃反应24h，再加入水合肼继续反应30min,同时反应罐中除去氧气通入氮气，待反应后用氨水调p H至9-10，控制离心机转速为2000-3000r/min，离心处理10min,弃去上清液，得改性石墨烯；

②将步骤①制备的改性石墨烯溶于水，超声处理至其完全溶解，再加入纳米陶瓷复合浆料，超声分散15min,然后均匀涂覆于FTO透明导电玻璃基体表面,放置在温度为40-50℃的环境中30-40h,依次用去离子水、乙醇清洗并置于真空炉内焙烧,控制温度250℃，压力8-10KPa下处理2-3小时，并且通入氦气，待焙烧后在FTO透明导电玻璃基体表面形成多孔石墨烯复合薄膜；