專利名稱：石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)、電池、組件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料基太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)、太陽能電池、太陽能電池的并聯(lián)組件及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能是清潔的可再生能源，利用和轉(zhuǎn)換太陽能是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染的一條重要途徑，而開發(fā)太陽能電池是利用太陽能最有效的方法之一。單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)成熟，但受到成本較高、材料純度和制備工藝的限制，其大規(guī)模的普及應(yīng)用受到一定程度的制約。開發(fā)利用納米材料制備光伏器件是簡化制備工藝、提高效率和降低成本的有效途徑。很多半導(dǎo)體納米材料已經(jīng)被用于制備結(jié)構(gòu)新穎的新型異質(zhì)結(jié)太陽能電池，如核/殼結(jié)構(gòu)的硅納米線(Tian BZ et al.，Nature, 2007,449 :885-890)、CdSe/CdTe 納米棒(Gur I et al. , Science, 2005, 310 =462-465)等，都能形成異質(zhì)結(jié)，產(chǎn)生光伏效應(yīng)。石墨烯具有高的載流子遷移率、出色的力學(xué)性能和可調(diào)的帶寬，不但可以制備成大面積透明導(dǎo)電薄膜，用做太陽能電池的透明電極(GeimAH，Science, 2009, 324 :1530_15；34)，還可以與其他半導(dǎo)體材料,如 η 型硅片(專利號200910219530. 4 ;Li XM et al.，Advanced Materials, 2010, 22 :2743-2748)、硫化鎘(Ye Τ, et al, ACS Applied Materials andlnterfaces, 2010, 2 3406-3410)等，形成肖特基異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換過程。石墨烯用做太陽能電池的活化層， 具有柔韌性好、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景良好。研究發(fā)現(xiàn)，硒化鎘納米帶具有1. 74eV的帶寬，是太陽能電池中很好的吸光材料。 目前，長度為毫米量級的硒化鎘納米帶已經(jīng)被成功合成Chang LH, Nano Letters, 2010, 10 :3583-3589),最大能達(dá)到10mm，使依靠毫米量級的硒化鎘納米帶制備小規(guī)模集成太陽能電池器件成為了可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，充分利用石墨烯薄膜出色的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)透明性質(zhì)以及硒化鎘納米帶對太陽光良好的吸收作用，提供一種新的異質(zhì)結(jié)。本發(fā)明的還一目的是利用本發(fā)明異質(zhì)結(jié)的性質(zhì)，提供一種太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明的再一目的是利用本發(fā)明提供的太陽能電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提供一種太陽能電池并聯(lián)組件及其制備方法。本發(fā)明提供了一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)，由石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶組成。上述硒化鎘納米帶長度為0. Olmm-IOmm,厚度為50nm-200nm ；所述硒化鎘納米帶長度優(yōu)選1. Omm-lOmm，進(jìn)一步優(yōu)選1. Omm-2. Omm。所述石墨烯薄膜為太陽能電池領(lǐng)域內(nèi)常見的石墨烯薄膜，通常對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻為500 Ω-2000 Ω，優(yōu)選1500 Ω。本發(fā)明采用了新型二維石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶，二者相接觸的界面區(qū)域形成一個(gè)肖特基異質(zhì)結(jié)，兩種納米材料都具有已知的制備方法，制造工藝簡便，而且在空氣中也具有很好的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供了一種包括上述石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)的太陽能電池。上述太陽能電池依次設(shè)有絕緣基底、硒化鎘納米帶和石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜與所述硒化鎘納米帶部分交疊，交疊部分形成所述異質(zhì)結(jié)，正、負(fù)極導(dǎo)線分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出。上述石墨烯薄膜與硒化鎘納米帶的交疊部分面積大小沒有限制，能夠形成肖特基異質(zhì)結(jié)即可。所述絕緣基底為透明的普通玻璃片、石英片、聚二甲基硅氧烷(PDMS)片或不透明娃片。本發(fā)明所述太陽能電池中，硒化鎘納米帶吸收太陽光，產(chǎn)生電子空穴對，在異質(zhì)結(jié)的界面處被拆分，自由電子由硒化鎘納米帶輸運(yùn)到電池的負(fù)極。石墨烯薄膜不但作為透明電極，同時(shí)還輸運(yùn)空穴到電池的正極，通過常規(guī)理論計(jì)算，內(nèi)建電場qVD 0. 5eV,電子通過硒化鎘納米帶進(jìn)入外電路，空穴通過石墨烯薄膜進(jìn)入外電路，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化過程(如圖6所示)°本發(fā)明提供的電池僅以石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)為活性區(qū)域，沒有使用金屬電極，根據(jù)基底性質(zhì)的不同即可得到不同種類的太陽能電池，例如使用透明柔性基底(如聚二甲基硅氧烷)可實(shí)現(xiàn)具有一定柔性且能夠雙面照射發(fā)電的電池。本發(fā)明同時(shí)還提供了上述太陽能電池的制備方法，包括以下步驟(1)、將硒化鎘納米帶設(shè)置于絕緣基底上；(2)、將石墨烯薄膜設(shè)置在所述絕緣基底上，并與所述硒化鎘納米帶部分交疊，交疊部分形成異質(zhì)結(jié)；(3)、分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出導(dǎo)線作為正、負(fù)極。上述制備方法進(jìn)一步優(yōu)選為包括以下步驟(1)、將硒化鎘納米帶與有機(jī)溶劑混合形成懸濁液，再將懸濁液滴于絕緣基底上， 揮干有機(jī)溶劑；O)、將石墨烯薄膜懸浮于水中清洗，然后將其設(shè)置在所述絕緣基底上，并與所述硒化鎘納米帶部分交疊，揮干水分，交疊部分形成異質(zhì)結(jié)；(3)、分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出導(dǎo)線作為正、負(fù)極。上述步驟⑴所述有機(jī)溶劑選擇低沸點(diǎn)、易揮發(fā)、低毒性的常規(guī)有機(jī)溶劑即可；優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙醚、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷或氯仿等，出于成本及安全性考慮，進(jìn)一步優(yōu)選乙醇或丙酮。本發(fā)明提供了一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的并聯(lián)組件，由一個(gè)以上的上述太陽能電池并聯(lián)而成。上述電池并聯(lián)組件的制備方法包括如下步驟由一個(gè)或一個(gè)以上的石墨烯薄膜和一根或一根以上的硒化鎘納米帶在絕緣基底上以任意部分交疊形成異質(zhì)結(jié)，從與異質(zhì)結(jié)相連的石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶上引出一對以上的正、負(fù)極導(dǎo)線，正、負(fù)極導(dǎo)線分別組合， 形成并聯(lián)組件。通過控制石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶的數(shù)量和交疊位置的組合設(shè)置，以較少的材料得到多個(gè)不同的肖特基異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)了太陽能電池的多種結(jié)構(gòu)，還可以得到多個(gè)電池的并聯(lián)組件。例如，一根硒化鎘納米帶可以同時(shí)與一個(gè)或多個(gè)石墨烯薄膜部分交疊形成多個(gè)異質(zhì)結(jié)，對應(yīng)地，每個(gè)異質(zhì)結(jié)都能由石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶引出多對導(dǎo)線，將導(dǎo)線正極、負(fù)極分別連接，即可得到多個(gè)電池并聯(lián)的電池組件。同理，一個(gè)石墨烯薄膜也可同時(shí)與一根或多根硒化鎘納米帶形成多個(gè)異質(zhì)結(jié)。同時(shí)，石墨烯薄膜與硒化鎘納米帶交疊的部位不局限于邊緣或兩端，也可在二者中間或其他任意部位交疊形成異質(zhì)結(jié)。另外，由于電子能夠在兩個(gè)相接觸的硒化鎘納米帶之間進(jìn)行傳輸，因此，導(dǎo)線的設(shè)置不局限于組成異質(zhì)結(jié)的硒化鎘納米帶或石墨烯薄膜上，與異質(zhì)結(jié)相連的硒化鎘納米帶或石墨烯薄膜上都可以用來設(shè)置導(dǎo)線，例如，一根硒化鎘納米帶與形成一個(gè)異質(zhì)結(jié)中的另一根硒化鎘納米帶相連，而未與形成該異質(zhì)結(jié)的石墨烯薄膜有接觸，由于電子的傳輸，這根硒化鎘納米帶同樣也可以和該石墨烯薄膜引出導(dǎo)線形成電池。電池并聯(lián)組件中，電池的個(gè)數(shù)為一個(gè)以上，具體個(gè)數(shù)可根據(jù)基底、硒化鎘納米帶和石墨烯薄膜的面積大小、位置組合或異質(zhì)結(jié)的個(gè)數(shù)等確定，也可根據(jù)實(shí)際技術(shù)需要確定，確定的方法根據(jù)本領(lǐng)域公知技術(shù)即可。本發(fā)明提供的太陽能電池，僅靠少數(shù)材料布局的調(diào)整即可得到多個(gè)太陽能電池的并聯(lián)組件，能夠降低大大制作成本，并得到結(jié)構(gòu)簡單、小體積的光伏器件。本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)(一 )、使用了新型二維石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶構(gòu)成新結(jié)構(gòu)的肖特基異質(zhì)結(jié)， 整體結(jié)構(gòu)簡單、制備方法簡便。(二)、太陽能電池根據(jù)基底的不同可以得到多種性質(zhì)的電池，應(yīng)用范圍廣，而且不需要蒸鍍金屬電極，僅依靠肖特基異質(zhì)結(jié)為活性區(qū)域，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了體積。(三)、太陽能電池的制備方法溫和、簡便、環(huán)境友好，得到的電池具有很高的空氣穩(wěn)定性，適宜擴(kuò)展至大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。(四)、通過石墨烯薄膜與硒化鎘納米帶不同數(shù)量及位置的組合，能得到多個(gè)太陽能電池的并聯(lián)器件，提高了電池的輸出功率，明顯縮小了體積，具有重要的應(yīng)用前景。


圖1是基于單片石墨烯薄膜和單根硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，其中石墨烯薄膜覆蓋在硒化鎘納米帶的一端；圖Ia為俯視圖，圖Ib為側(cè)視剖面圖；圖2是基于單片石墨烯薄膜和單根硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，其中石墨烯薄膜覆蓋在硒化鎘納米帶的中間；圖加為俯視圖，圖2b為側(cè)視剖面圖；圖3是基于兩片石墨烯薄膜和單根硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，其中兩片石墨烯薄膜分別在硒化鎘納米帶的兩端；圖3a為俯視圖，圖: 為側(cè)視剖面圖；圖4是基于單片石墨烯薄膜和兩根沒有接觸的硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，其中石墨烯薄膜覆蓋在兩根硒化鎘納米帶的一端；圖5是基于單片石墨烯薄膜和兩根交叉的硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，其中石墨烯薄膜覆蓋在其中一根硒化鎘納米帶的一端；圖6是基于石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的能帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、絕緣基底；2、石墨烯納米薄膜；3、硒化鎘納米帶。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例及附圖中原料的數(shù)量及位置組合僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠預(yù)料到的制備方法、原料數(shù)量、位置組合關(guān)系等均在本發(fā)明的保護(hù)的范圍之內(nèi)。實(shí)施例1普通玻璃載玻片用去離子水和無水乙醇分別超聲清洗，烘干備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積法制備的在銅箔上的石墨烯薄膜，使用常規(guī)技術(shù)中的HC1*!^C13.6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面，反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中， 以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取上述載玻片作為透明絕緣光滑基底，在基底上，滴一滴含有一根硒化鎘納米帶 (長為1.4mm，厚度約為50nm)的乙醇懸濁液，待乙醇揮發(fā)后，用帶有硒化鎘納米帶的基底， 在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜(對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500Ω)， 使石墨烯薄膜覆蓋硒化鎘納米帶一端形成交疊，硒化鎘納米帶的另一端露出；待去離子水揮發(fā)干凈后，使用銀導(dǎo)電膠在硒化鎘納米帶的露出端引出導(dǎo)線作為太陽能電池的負(fù)極，從石墨烯薄膜上引出導(dǎo)線作為太陽能電池正極(如圖Ia和Ib所示)。在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為lOOmW/cm2，AM 1. 5G條件下，從石墨烯面和硒化鎘納米帶面分別照射對電池進(jìn)行
測量，發(fā)現(xiàn)其開路電壓分別為0. 49V和0. 48V，短路電流密度分別為0. 94mA/cm2和1. OOmA/
2
cm ο在空氣中放置60天后，相同的方法測量發(fā)現(xiàn)兩面的開路電壓為0. 48V和0. 48V，短路電流密度分別為0. 92mA/cm2和0. 99mA/cm2，變化很小，說明該電池在空氣中具有很好的
穩(wěn)定性。實(shí)施例2澆注好的PDMS (厚度約為Imm)備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積在銅箔上的石墨烯薄膜，使用 HC1*!^C13.6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面， 反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中，以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取一片PDMS作為透明絕緣柔性基底，在基底上，滴一滴含有一根硒化鎘納米帶 (長為1mm，厚度約為150nm)的乙醇懸濁液，待乙醇揮發(fā)后，用帶有硒化鎘納米帶的基底，在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜(對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500 Ω )，使石墨烯薄膜覆蓋硒化鎘納米帶一端形成交疊，硒化鎘納米帶的另一端露出；待去離子水揮發(fā)干凈后，使用銀導(dǎo)電膠在硒化鎘納米帶的露出端引出導(dǎo)線作為太陽能電池的負(fù)極，從石墨烯薄膜上引出導(dǎo)線作為太陽能電池正極(如圖Ia和Ib所示)。在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為lOOmW/cm2，AM 1. 5G條件下，從石墨烯面和硒化鎘納米帶面分別照射對電池進(jìn)行
測量，發(fā)現(xiàn)其開路電壓分別為0. 35V和0. 31V，短路電流密度分別為0. 34mA/cm2和0. 34mA/
cm2。在空氣中放置60天后，相同的方法測量發(fā)現(xiàn)兩面的開路電壓為和短路電流密度變化不大。實(shí)施例3普通玻璃載玻片用去離子水和無水乙醇分別超聲清洗，烘干備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積法制備的在銅箔上的石墨烯薄膜，使用HCl和!^eCl3. 6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面，反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中，以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取上述載玻片作為透明絕緣光滑基底，在基底上，滴一滴含有一根硒化鎘納米帶 (長為1.5mm，厚度約為200nm)的乙醇懸濁液，待乙醇揮發(fā)后，用帶有硒化鎘納米帶的基底， 在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜(對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500Ω)， 使石墨烯薄膜覆蓋硒化鎘納米帶中間二者形成交疊，硒化鎘納米帶的兩端露出；待去離子水揮發(fā)干凈后，從石墨烯薄膜的兩側(cè)分別引出導(dǎo)線，作為兩個(gè)正極，從硒化鎘納米帶的兩端分別引出導(dǎo)線，作為兩個(gè)負(fù)極(如圖加和2b所示)，通過正負(fù)極排列組合，得到了四個(gè)共用一個(gè)石墨烯納米薄膜和硒化鎘納米帶活性區(qū)域的電池組件。在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為lOOmW/cm2，AM 1. 5G條件下測量，發(fā)現(xiàn)其開路電壓均為0. 45V，證明通過控制石墨烯的位置實(shí)現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)的太陽能電池。實(shí)施例4普通玻璃載玻片用去離子水和無水乙醇分別超聲清洗，烘干備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積法制備的在銅箔上的石墨烯薄膜，使用HCl和!^eCl3. 6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面，反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中，以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取上述載玻片作為透明絕緣光滑基底，在基底上，滴一滴含有一根硒化鎘納米帶 (長為2mm，厚度約為IOOnm)的乙醇懸濁液，待乙醇揮發(fā)后，用帶有硒化鎘納米帶的基底，在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜(對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500 Ω)， 使石墨烯薄膜覆蓋硒化鎘納米帶的一端；待去離子水揮發(fā)干凈后，用基底撈起另一片懸浮在去離子水表面上的石墨烯薄膜覆蓋在硒化鎘納米帶的另一端。在制備電極步驟中，從兩片石墨烯薄膜上分別引出導(dǎo)線，作為兩個(gè)正極，從硒化鎘納米帶的中間引出導(dǎo)線，作為負(fù)極 (如圖3a和北所示)。通過兩個(gè)正極，分別以及一起與負(fù)極組合，在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為lOOmW/cm2，AM 1. 5G條件下測量，發(fā)現(xiàn)電池開路電壓均為0. 5V，兩個(gè)正極接在一起時(shí)測量的短路電流是分別測量時(shí)的和，證明通過增加石墨烯薄膜的數(shù)量可以形成兩個(gè)電池的并聯(lián)組件。實(shí)施例5普通玻璃載玻片用去離子水和無水乙醇分別超聲清洗，烘干備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積法制備的在銅箔上的石墨烯薄膜，使用HCl和!^eCl3. 6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面，反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中，以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取上述載玻片作為透明絕緣光滑基底，在基底上，滴一滴含有兩根硒化鎘納米帶 (長為1.5mm，厚度約為IOOnm)的乙醇懸濁液，在乙醇揮發(fā)過程中，保持兩根納米帶之間沒有接觸且距離適中，待乙醇揮發(fā)干凈后，帶用帶有硒化鎘納米帶的基底，在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜(對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500 Ω )，使石墨烯薄膜覆蓋兩根硒化鎘納米帶的一端。在制備電極步驟中，從石墨烯薄膜上引出導(dǎo)線，作為正極，從兩根硒化鎘納米帶的露出端分別引出導(dǎo)線，作為兩個(gè)負(fù)極(如圖4所示)。通過兩個(gè)負(fù)極，分別以及一起與正極組合，在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為100mW/cm2，AM 1.5G條件下測量， 發(fā)現(xiàn)其開路電壓均為0. 2V，兩個(gè)負(fù)極接在一起測量時(shí)的短路電流是分別測量時(shí)的和，證明通過增加硒化鎘納米帶的數(shù)量實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電池的并聯(lián)。實(shí)施例6普通玻璃載玻片用去離子水和無水乙醇分別超聲清洗，烘干備用；化學(xué)氣相沉積法制備的硒化鎘納米帶，溶在乙醇中，形成硒化鎘納米帶的乙醇懸濁液備用；化學(xué)氣相沉積法制備的在銅箔上的石墨烯薄膜，使用HCl和!^eCl3. 6H20(摩爾比1 1)的混合溶液，溶解掉銅箔后，石墨烯薄膜浮在溶液表面，反復(fù)多次轉(zhuǎn)移到干凈的去離子水中，以去除其中多余的離子，最后干凈的石墨烯薄膜浮在去離子水表面上備用。取上述載玻片作為透明絕緣光滑基底，在基底上，滴一滴含有兩根硒化鎘納米帶 (長為1.5mm，厚度約為IOOnm)的乙醇懸濁液，在乙醇揮發(fā)過程中，保持兩根納米帶之間交叉，待乙醇揮發(fā)干凈后，用帶有硒化鎘納米帶的基底，在去離子水表面上撈起石墨烯薄膜 (對550nm光透過率達(dá)到90%以上，方阻約為1500 Ω )，使石墨烯薄膜覆蓋其中一根硒化鎘納米帶的一端。在制備電極步驟中，從石墨烯薄膜上引出導(dǎo)線，作為正極，從兩根硒化鎘納米帶的露出端分別引出導(dǎo)線，作為兩個(gè)負(fù)極(如圖5所示)。通過兩個(gè)負(fù)極，分別與正極組合，在使用標(biāo)準(zhǔn)硅電池校準(zhǔn)過強(qiáng)度為100mW/cm2，AM 1. 5G條件下測量，發(fā)現(xiàn)其開路電壓均為 0. 35V，證明電子可以通過硒化鎘納米帶的接觸區(qū)域進(jìn)行傳輸，這是實(shí)現(xiàn)硒化鎘納米帶薄膜與石墨烯薄膜電池的必要條件。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)，其特征在于，由石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)，其特征在于，所述硒化鎘納米帶長度為0.Olmm-IOmm,厚度為50nm-200nm ；所述硒化鎘納米帶長度優(yōu)選1. Omm-IOmm,進(jìn)一步優(yōu)選1.Omm-2. Omm0
3.—種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，依次設(shè)有絕緣基底、硒化鎘納米帶和石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜與所述硒化鎘納米帶部分交疊，交疊部分形成所述異質(zhì)結(jié)， 正、負(fù)極導(dǎo)線分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述絕緣基底為透明的普通玻璃片、石英片、聚二甲基硅氧烷片或不透明硅片。
6.制備權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述太陽能電池的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、將硒化鎘納米帶設(shè)置于絕緣基底上；(2)、將石墨烯薄膜設(shè)置在所述絕緣基底上，并與所述硒化鎘納米帶部分交疊，交疊部分形成異質(zhì)結(jié)；(3)、分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出導(dǎo)線作為正、負(fù)極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、將硒化鎘納米帶與有機(jī)溶劑混合形成懸濁液，再將懸濁液滴于絕緣基底上，揮干有機(jī)溶劑；O)、將石墨烯薄膜懸浮于水中清洗，然后將其設(shè)置在所述絕緣基底上，并與所述硒化鎘納米帶部分交疊，揮干水分，交疊部分形成異質(zhì)結(jié)；(3)、分別從所述石墨烯薄膜和所述硒化鎘納米帶上所述異質(zhì)結(jié)以外的部分引出導(dǎo)線作為正、負(fù)極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的有機(jī)溶劑為低沸點(diǎn)、 易揮發(fā)的常規(guī)有機(jī)溶劑；進(jìn)一步優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙醚、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷或氯仿。
9.一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的并聯(lián)組件，其特征在于，所述并聯(lián)組件由一個(gè)以上的權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述太陽能電池并聯(lián)組成。
10.一種權(quán)利要求9所述的石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池并聯(lián)組件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟由一個(gè)或一個(gè)以上的石墨烯薄膜和一根或一根以上的硒化鎘納米帶在絕緣基底上以任意部分交疊形成異質(zhì)結(jié)，從與異質(zhì)結(jié)相連的石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶上引出一對以上的正、負(fù)極導(dǎo)線，正、負(fù)極導(dǎo)線分別組合，形成并聯(lián)組件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)，由石墨烯薄膜和硒化鎘納米帶組成；本發(fā)明還涉及一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括前述石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)，還包括導(dǎo)線和各種基底；相應(yīng)地，本發(fā)明還提供制備該太陽能電池的方法；另外，本發(fā)明還涉及一種石墨烯-硒化鎘納米帶異質(zhì)結(jié)太陽能電池的并聯(lián)組件及其制備方法。本發(fā)明提供的異質(zhì)結(jié)、太陽能電池及電池組件結(jié)構(gòu)具有簡單、體積小的優(yōu)點(diǎn)，而且制備方法簡便，在空氣中能長期穩(wěn)定，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用前景好。
文檔編號H01L31/07GK102270692SQ20111003441
公開日2011年12月7日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者吳德海, 張魯輝, 曹安源, 朱宏偉, 李禎, 王昆林, 范麗麗 申請人:北京大學(xué)