[实用新型]石墨烯薄膜基光能电池、光能手机

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种石墨烯薄膜基光能电池和一种光能手机。

背景技术

石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最好的一种新型纳米材料，其抗拉强度约为普通钢的100倍，可以承受大约2吨的重量，并且具有良好的柔韧性。石墨烯的电子迁移率为硅中电子迁移率的140倍，温度稳定性高，面电阻比铜、银更低，是室温下导电最好的材料。石墨烯的比表面积大，热导率是硅的36倍，使得石墨烯在柔性导电薄膜方面具有重要应用。在光学方法，单层石墨烯对可见光及近红外波段光垂直的吸收率仅为2.3％，对所有波段的光无选择性吸收，对从可见光到太赫兹宽波段的光都有吸收等。由于石墨烯的上述特性，石墨烯在移动设备、航空航天、新能源电池等诸多领域具有应用潜力。

很多消费者手机经常没电，为此有人随身带两三块电池板，甚至有人随身带着充电器，解决手机待机问题一直是厂商长期关注的问题。随着手机多媒体海量应用的出现，待机问题一直是困扰手机产业和消费者的桎梏，行业人士长期以来都希望能够将使用方便、节能环保、安全可靠的太阳能技术移植到手机上来，使之成为手机在3G时代无线生活中长期稳定的动能支撑。

国内芯片企业在光电转换芯片、低功耗芯片上还处于薄弱阶段，难以实现大规模量产。此外，国内一些太阳能单晶硅片企业出厂的太阳能硅片吸收率也普遍偏低，将直接影响产品光电转化效果。原来太阳能技术大多都是运用在露天、大屏、阳光直射的环境上，将这种技术植移到移动数码产品无论是大幅单晶硅片的切割，还是小电流、小内阻、慢色光等电路技术的实现根本查不到相关参考，其对厂商都是巨大的挑战。如何在不影响手机美观的情况下增大太阳能板的使用面积、优化电池内部管理、增强光电转换等方面将是太阳能手机领域下一步技术发展的重点和难点。

实用新型内容

为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种石墨烯薄膜基光能电池和光能手机，从而实现光能电池的薄膜化以及实现光能转换模块与手机的良好整合。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种石墨烯薄膜基光能电池，其具有下层储能结构和位于下层储能结构上表面的上层光电转换结构；其中，

上层光电转换结构至少包括：第一底部石墨烯薄膜电极、垂直生长于第一底部透明石墨烯薄膜表面的第一纳米棒阵列、以及覆盖于第一纳米棒阵列顶部的第一顶部透明石墨烯薄膜电极；

下层储能结构至少包括：与第一顶部透明石墨烯薄膜电极相电连的第二底部石墨烯薄膜电极、与第一底部石墨烯薄膜电极相电连的第二顶部石墨烯薄膜电极、夹在第二底部石墨烯薄膜电极和第一底部石墨烯薄膜电极之间的且与二者相垂直的第二纳米棒阵列和固态电解质，第二纳米棒阵列分布于固态电解质中；第二顶部石墨烯薄膜电极和第二底部石墨烯薄膜电极还分别设置有引出极；

上层光电转换结构将光转换为电，存储到下层储能结构中。

优选地，所述第一底部石墨烯薄膜电极与所述第二顶部石墨烯薄膜电极直接接触；或者，所述第一底部石墨烯薄膜电极和所述第二顶部石墨烯薄膜电极之间还设置有第三介质石墨烯薄膜，用于隔离第一底部石墨烯薄膜电极和第二顶部石墨烯薄膜电极。

优选地，所述第三介质石墨烯薄膜为氧化石墨烯薄膜。

优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面还覆盖有一层光增透膜。

优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极表面具有多个凹陷，使得第一纳米棒阵列随之呈高低起伏状，从而增加对光的透过率。

优选地，所述第一顶部透明石墨烯薄膜电极底部表面还设置有一层连续钛合金薄膜，且所述第一纳米棒阵列的顶部与所述连续钛合金薄膜相接触。

优选地，所述连续钛合金薄膜为透明的，其厚度不大于10nm。

优选地，所述第一纳米棒阵列中包含第一中空纳米棒和第一非中空纳米棒。

优选地，第一非中空纳米棒分布于所述第一底部石墨烯薄膜电极的中心区域，所述第一非中空纳米棒围绕所述第一中空纳米棒设置。

优选地，所述第二底部石墨烯薄膜电极表面还形成有一层活性金属化合物层或聚阴离子材料层，所述第二纳米棒阵列形成于活性金属化合物层或聚阴离子材料层表面。

优选地，位于所述石墨烯薄膜基光能电池的边缘的所述上层光电转换结构设置有多个凹陷和凸起，用于缓冲对所述石墨烯薄膜基光能电池的挤压。

优选地，所述上层光电转换结构呈向中心凹的弯曲状，使得所述石墨烯薄膜基光能电池的边缘突起。