專利名稱：一種具有石墨烯界面層的太陽電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽電池及其制備方法，具體地講，涉及一種在導電玻璃和氧化 物薄膜之間引入石墨烯界面層，用以抑制背反應(yīng)過程的敏化太陽電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
能源枯竭是人類社會在21世紀面臨的三大挑戰(zhàn)之一，因此開發(fā)可再生的新型能 源是人類在本世紀亟需解決的重大課題。在各種可再生能源中，太陽能以其“取之不盡，用 之不竭”且環(huán)境友好、適用性廣泛等優(yōu)點，最有可能替代化石燃料而成為未來的主要能源形 式。目前，人們利用太陽能的主要方法是制造太陽電池，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能加以利用。在 種類繁多的太陽電池中，敏化太陽電池具有光電轉(zhuǎn)化效率高、制備工藝簡單、原材料價格便 宜等優(yōu)勢，已經(jīng)成為各國競相研發(fā)的一種新型太陽電池。一般來講，敏化太陽電池是由導電 基底、光陽極(包括氧化物納米多孔膜和光敏染料)、氧化/還原電解質(zhì)以及對電極組成。雖然敏化太陽電池具有許多潛在的優(yōu)勢，但是其效率和實際應(yīng)用來比還有待 提高。影響敏化太陽電池效率進一步提高的原因之一是在電池內(nèi)部存在背反應(yīng)過程 (Back-transport reaction)。具體來講，電解液可以通過光陽極內(nèi)的孔隙滲入到導電玻璃 處，并且可以和導電玻璃上的光生電子發(fā)生復(fù)合，形成所謂的背反應(yīng)過程。以最常用的碘和 碘化鋰(I2/Lil)電解液為例，反應(yīng)方程式為加_+13_ —3Γ，如附圖1所示。電池的背反應(yīng)過 程降低了光生電子的有效輸出，影響了電池的光電轉(zhuǎn)化效率。因此可見，阻止電解液和導電 玻璃直接接觸，可以有效抑制電池的背反應(yīng)過程，從而能夠顯著增強其光電性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中敏化太陽電池的背反應(yīng)過程降低其光電性能 的問題，提供一種具有較高光電轉(zhuǎn)化效率的敏化太陽電池及制備方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種具有石墨烯界面層的太陽電池，由導電玻璃、光陽極、電解質(zhì)和對電極組成， 所述導電玻璃與光陽極之間設(shè)置有石墨烯界面層。所述的導電玻璃為銦錫氧化物導電玻璃andium tin oxides, ΙΤ0)、或者氟錫氧 化物導電玻璃(Fluorin in oxides，F(xiàn)T0)。所述的石墨烯界面層均勻分布在導電玻璃上，由1-10層單層碳原子組成，厚度為 0. 35-4nm。所述的光陽極為敏化光陽極，由敏化材料和多孔氧化物薄膜組成，其中所述多孔 氧化物薄膜為氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧化鋯或氧化鈮，所述敏化材料為染料光敏 化劑或者量子點光敏化劑中至少一種。所述染料光敏化劑為太陽電池領(lǐng)域中常使用的聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列、酚菁系 列、卩卜啉系列、純有機染料系列，如聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物，N3、N719、Z907、Black dye。所述量子點光敏化劑為硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硫化鋅量子點、硒化鋅量子點、碲化鋅量子點、硫化汞量子點、硒化汞量子點或碲化汞量子點。所述電解質(zhì)可以選擇太陽電池領(lǐng)域常用的電解質(zhì)溶液，例如有機溶液電解質(zhì)，其 中溶質(zhì)為碘和碘化鋰，溶液為常溫下呈液態(tài)的腈類。一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池，按照下述步驟進行(1)將氧化石墨在有機溶劑中超聲，形成懸浮液(2)將氧化石墨懸浮液噴涂到導電玻璃上(3)在還原性或者惰性氣氛下，將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨還原成石墨烯，在 導電玻璃上得到石墨烯界面層(4)將氧化物納米晶粉末、聚乙二醇、去離子水放入研缽，研磨得到氧化物漿料，再 將氧化物漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，燒結(jié)，得到多孔氧化物薄膜(5)將步驟(4)制備的帶有石墨烯界面層和多孔氧化物薄膜的導電玻璃，浸入光 敏化劑溶液，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝，制成帶有石墨 烯界面層的太陽電池。所述步驟(1)中，有機溶劑為在常溫下呈液態(tài)的芳香類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵 化烴類、醇類、醚類、酯類或者酮類有機溶劑中的一種；氧化石墨的濃度為0. 05-0. 50mg/ ml ο所述步驟O)中，所述的導電玻璃為銦錫氧化物導電玻璃或者氟錫氧化物導電玻璃。所述步驟O)中，在進行噴涂時，載氣為空氣、氮氣、氦氣、氖氣、氬氣或者二氧化 碳中的一種；載氣流量為lOO-lOOOsccm ；噴涂時間為Umin ；導電玻璃溫度為60_90°C。所述步驟(3)中，所述還原性或者惰性氣氛為氫氣、一氧化碳、甲烷、氦氣、氖氣或 者氬氣中的一種，還原溫度為250-350°C，還原時間為30-120min。所述步驟(4)中，所述氧化物納米晶粉末為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧 化鋯或氧化鈮中的一種。所述步驟(4)中，待氧化物漿料干燥后，在氧氣和氬氣的混合氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)時 間為30-60min，溫度為300-450°C，氧氣和氬氣的摩爾比為(1 5)-(1 2)。所述步驟(5)中，所述光敏化劑溶液為染料光敏化劑溶液或者量子點光敏化劑溶 液中至少一種。所述染料光敏化劑為太陽電池領(lǐng)域中常使用的聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列、酚菁系 列、卩卜啉系列、純有機染料系列，如聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物，N3、N719、Z907、Black dye。所述量子點光敏化劑為硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硫化鋅量子 點、硒化鋅量子點、碲化鋅量子點、硫化汞量子點、硒化汞量子點或碲化汞量子點。所述電解質(zhì)可以選擇太陽電池領(lǐng)域常用的電解質(zhì)溶液，例如有機溶液電解質(zhì)，其 中溶質(zhì)為碘和碘化鋰，溶液為常溫下呈液態(tài)的腈類。本發(fā)明利用的石墨烯是近年發(fā)展起來的一種新型碳納米材料。它是由一層或幾層 碳原子以sp2雜化的方式連接而成的二維碳納米材料。利用石墨烯的高導電性、合適的能 帶結(jié)構(gòu)，在導電玻璃和氧化物薄膜間引入石墨烯界面層，可以有效地阻止電解質(zhì)和導電玻 璃接觸，降低光生電子與電解質(zhì)的復(fù)合幾率，抑制背反應(yīng)過程，從而提高電池的光電性能，如附圖2所示。經(jīng)紫外-可見吸收光譜儀測試(日本Hitachi公司3010型)，具有石墨烯 界面層的銦錫氧化物導電玻璃的透過率與不具有石墨烯界面層的銦錫氧化物導電玻璃的 透過率相比，下降8 %，如附圖4所示。本發(fā)明使用噴涂漿液，然后進行原位還原的方法直接 制備石墨烯界面層，方法簡便易行，可直接進行合成石墨烯界面層，并實現(xiàn)有效阻止電解質(zhì) 和導電玻璃的接觸，從而提高光電性能。
圖1是敏化太陽電池背反應(yīng)過程機理示意圖(圖中1 導電玻璃；2 光陽極；3 光 生電子；4 電解液)。圖2是石墨烯界面層抑制背反應(yīng)過程機理示意圖(圖中1 導電玻璃；2 光陽極； 3 光生電子；4 電解液；5 石墨烯界面層)。圖3是具有石墨烯界面層的敏化太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖(圖中1 導電玻璃；2:光陽 極；4 電解液；5 石墨烯界面層；6 對電極)。圖4是帶有石墨烯界面層的ITO玻璃的透過率測試圖(圖中a :ΙΤ0玻璃的透過率 測試曲線；b 帶有石墨烯界面層的ITO玻璃的透過率測試曲線)。具體實施方法下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明實施例中利用的氧化 石墨，依據(jù)文獻 W. S. Hummers, R. Ε. Offeman, J. Am. Chem. Soc. 80 (1958) 1339 中記載的方法 進行制備，具體步驟為首先，將IOg石墨、5g高錳酸鉀、5g硝酸鈉放入IOOml濃硫酸中，攪拌 15min，反應(yīng)溫度控制在10°C。然后，將反應(yīng)溫度升至35°C，繼續(xù)攪拌15min。再后，將IOml 過氧化氫加入反應(yīng)體系中，繼續(xù)攪拌15min，并將反應(yīng)溫度控制在95°C。最后，產(chǎn)物經(jīng)去離 子水清洗5遍后，置于50°C烘箱中干燥48h，得到氧化石墨。需要說明的是，雖然例如氧化 劑、溫度和時間等諸多因素影響氧化石墨的制備，但并不影響最終氧化石墨的獲得與后續(xù) 電池的制備。在實施例中使用的染料光敏化劑為太陽電池領(lǐng)域中常使用的聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物 N719;使用的電解液為有機溶液電解質(zhì)，其中溶質(zhì)為碘和碘化鋰，常溫下呈液態(tài)的腈類。實施例1(1)將5mg氧化石墨超聲分散在IOOml乙醇中，形成0. 05mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在空氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為IOOsccm ；噴涂時間為Imin ；導電玻璃溫度為60°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于氫氣氣氛中，在250°C下熱處理30min， 還原成石墨烯，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為1. 2nm(4)將Ig 二氧化鈦納米晶粉末、0.5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨 30min后得二氧化鈦納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干 燥24h后在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到二氧化鈦納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為 30min，溫度為300°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 2(5)將二氧化鈦納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池
(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為 6. 42%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為5. 01%實施例2(1)將50mg氧化石墨超聲分散在IOOml乙醇中，形成0. 5mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在空氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為500SCCm ；噴涂時間為anin ；基底溫度為70°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于一氧化碳氣氛中，在300°C下熱處理 60min，還原成石墨烯，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公 司MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為2. 5nm(4)將Ig 二氧化鈦納米晶粉末、0.5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨 30min后得二氧化鈦納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干 燥24h后在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到二氧化鈦納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為 40min，溫度為400°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 4(5)將二氧化鈦納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為 6. 75%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 31%實施例3(1)將5mg氧化石墨超聲分散在IOOml丙酮中，形成0. 05mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在空氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為IOOOsccm ；噴涂時間為:3min ；基底溫度為90°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于氦氣氣氛中，在250°C下熱處理30min， 還原成石墨烯膜，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為1. 5nm(4)將Ig 二氧化鈦納米晶粉末、0.5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨 30min后得二氧化鈦納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干 燥24h后在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到二氧化鈦納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為 60min，溫度為450°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 5(5)將二氧化鈦納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為 6. 07%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 17%實施例4(1)將5mg氧化石墨超聲分散在IOOml乙醇中，形成0. 05mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在氬氣載氣下噴涂到氟錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為800sccm ；噴涂時間為:3min ；基底溫度為80°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于氦氣氣氛中，在300°C下熱處理lOOmin，
7還原成石墨烯膜，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國Asylum Research公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為1. 5nm(4)將Ig氧化鋅納米晶粉末、0. 5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨30min 后得二氧化鈦納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干燥24h 后在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到氧化鋅納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為45min，溫 度為380°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 3(5)將氧化鋅納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為
5.96%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 17%實施例5(1)將50mg氧化石墨超聲分散在IOOml丙酮中，形成0. 5mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在氮氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為400SCCm ；噴涂時間為anin ；基底溫度為65°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于甲烷氣氛中，在觀01下熱處理80min， 還原成石墨烯，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為2. 4nm(4)將Ig 二氧化鈦納米晶粉末、0.5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨 30min后得二氧化鈦納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干 燥24h后在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到二氧化鈦納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為 40min，溫度為400°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 4(5)將二氧化鈦納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，再在硫化鎘量子點 的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為
6.85%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 31%實施例6(1)將5mg氧化石墨超聲分散在IOOml丙酮中，形成0. 05mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在氮氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為600SCCm ；噴涂時間為:3min ；基底溫度為70°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于氦氣氣氛中，在觀01下熱處理80min， 還原成石墨烯，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為1. 4nm(4)將Ig氧化鋅納米晶粉末、0. 5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨30min 后得氧化鋅納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干燥24h后 在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到氧化鋅納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為50min，溫度 為420°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 3
(5)將氧化鋅納米晶多孔膜在硫化鎘量子點和碲化鎘量子點的乙醇中浸泡Mh， 制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為 6. 65%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 23%實施例7(1)將5mg氧化石墨超聲分散在IOOml丙酮中，形成0. 05mg/ml的懸浮液(2)將氧化石墨的懸浮液在氮氣載氣下噴涂到銦錫氧化物導電玻璃上，載氣流量 為600SCCm ；噴涂時間為:3min ；基底溫度為70°C(3)將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于氦氣氣氛中，在觀01下熱處理80min， 還原成石墨烯，即所述的石墨烯界面層。經(jīng)原子力顯微鏡(美國AsylumResearch公司 MFP-3D-SA型)測試，該石墨烯界面層的厚度為1. 3nm(4)將Ig氧化鋅納米晶粉末、0. 5g聚乙二醇、30ml去離子水放入研缽，研磨30min 后得氧化鋅納米晶漿料。將漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，常溫干燥24h后 在氧氣、氬氣混合氣氛中燒結(jié)，得到氧化鋅納米晶多孔薄膜。其中，燒結(jié)時間為50min，溫度 為420°C，氧氣和氬氣的摩爾比為1 3(5)將氧化鋅納米晶多孔膜在染料的乙醇溶液中浸泡Mh，再在硫化鋅量子點和 碲化鋅量子點的乙醇溶液中浸泡Mh，制得光陽極(6)將導電玻璃、石墨烯界面層、光陽極與電解液、對電極一起封裝成帶有石墨烯 界面層的敏化太陽電池(7)經(jīng)AM 1. 5模擬太陽光(輻照度為IOOmW · cm—2)測試，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為 6. 95%，同等條件下制備的無石墨烯界面層的電池效率為4. 23%以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況 下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均 落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有石墨烯界面層的太陽電池，由導電玻璃、光陽極、電解質(zhì)和對電極組成，其 特征在于，所述導電玻璃與光陽極之間設(shè)置有石墨烯界面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有石墨烯界面層的太陽電池，其特征在于，所述的石 墨烯界面層均勻分布在導電玻璃上，由1-10層單層碳原子組成，厚度為0. 35-4nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種具有石墨烯界面層的太陽電池，其特征在于，所 述的導電玻璃為銦錫氧化物導電玻璃或者氟錫氧化物導電玻璃；所述的光陽極為敏化光陽 極，由敏化材料和多孔氧化物薄膜組成，其中所述多孔氧化物薄膜為氧化鈦、氧化鋅、氧化 錫、氧化鎢、氧化鋯或氧化鈮，所述敏化材料為染料光敏化劑或者量子點光敏化劑中至少一 種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有石墨烯界面層的太陽電池，其特征在于，所述染料 光敏化劑為聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列、酚菁系列、P卜啉系列或者純有機染料系列染料光敏化 劑；所述量子點光敏化劑為硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硫化鋅量子點、硒 化鋅量子點、碲化鋅量子點、硫化汞量子點、硒化汞量子點或碲化汞量子點。
5.一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在于，按照下述步驟進行(1)將氧化石墨在有機溶劑中超聲，形成懸浮液(2)將氧化石墨懸浮液噴涂到導電玻璃上(3)在還原性或者惰性氣氛下，將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨還原成石墨烯，在導電 玻璃上得到石墨烯界面層(4)將氧化物納米晶粉末、聚乙二醇、去離子水放入研缽，研磨得到氧化物漿料，再將氧 化物漿料涂覆在帶有石墨烯界面層的導電玻璃上，燒結(jié)，得到多孔氧化物薄膜(5)將步驟(4)制備的帶有石墨烯界面層和多孔氧化物薄膜的導電玻璃，浸入光敏化 劑溶液，制得光陽極(6)將光陽極、石墨烯界面層和導電玻璃與電解液、對電極一起封裝，制成帶有石墨烯 界面層的太陽電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在 于，所述步驟(1)中，有機溶劑為在常溫下呈液態(tài)的芳香類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴 類、醇類、醚類、酯類或者酮類有機溶劑中的一種；氧化石墨的濃度為0. 05-0. 50mg/ml。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在 于，所述步驟O)中，所述的導電玻璃為銦錫氧化物導電玻璃或者氟錫氧化物導電玻璃； 在進行噴涂時，載氣為空氣、氮氣、氦氣、氖氣、氬氣或者二氧化碳中的一種；載氣流量為 100-1000sccm ；噴涂時間為l_3min ；導電玻璃溫度為60_90°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在 于，所述步驟⑶中，所述還原性或者惰性氣氛為氫氣、一氧化碳、甲烷、氦氣、氖氣或者氬 氣中的一種，還原溫度為250-350°C，還原時間為30-120min。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在 于，所述步驟中，所述氧化物納米晶粉末為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧化鋯 或氧化鈮中的一種；待氧化物漿料干燥后，在氧氣和氬氣的混合氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)時間為 30-60min，溫度為300-450°C，氧氣和氬氣的摩爾比為(1 5)-(1 2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備具有石墨烯界面層的太陽電池的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述光敏化劑溶液為染料光敏化劑溶液或者量子點光敏化劑溶液中 至少一種；所述染料光敏化劑為太陽電池領(lǐng)域中常使用的聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列、酚菁系 列、嚇啉系列或者純有機染料系列染料光敏化劑；所述量子點光敏化劑為硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硫化鋅量子點、硒化鋅量子點、碲化鋅量子點、硫化汞量子點、 硒化汞量子點或碲化汞量子點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有石墨烯界面層的太陽電池及其制備方法，由導電玻璃、氧化物薄膜、電解質(zhì)和對電極組成，所述導電玻璃與氧化物薄膜之間設(shè)置有石墨烯界面層。利用氧化石墨懸浮液噴涂到導電玻璃上，在還原性或者惰性氣氛下，將噴涂在導電玻璃上的氧化石墨于高溫還原成石墨烯即可。利用石墨烯的高導電性、合適的能帶結(jié)構(gòu)，在導電玻璃和氧化物薄膜間引入石墨烯界面層，可以有效地阻止電解質(zhì)和導電玻璃接觸，降低光生電子與電解質(zhì)的復(fù)合幾率，抑制背反應(yīng)過程，從而提高電池的光電性能。
文檔編號H01L51/42GK102142317SQ20111000856
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者劉思鵬, 李德軍, 王琳, 王立群 申請人:天津師范大學