[实用新型]一种以石墨烯作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种以石墨烯作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底1、N型钙钛矿薄膜2、P型石墨烯薄膜3、金属电极4。与传统结构的钙钛矿太阳能电池相比，本实用新型的优点在于：利用石墨烯薄膜独特的抗渗性，将其和钙钛矿薄膜构成太阳能电池的PN结，既可以有效阻挡高温下金属电极向钙钛矿层的有害扩散，又能有效阻止空气中的水氧进入钙钛矿层使其分解，从而大大提高了钙钛矿太阳能电池的水氧稳定性和热稳定性，延长了其使用寿命。并且，石墨烯的高电导率和透光率，极大地提高了钙钛矿太阳能电池的输出功率和光电转换效率。

技术领域

本实用新型属于新能源领域，具体涉及一种以石墨烯作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池的结构。

背景技术

石墨烯是目前已知最薄（单原子层厚度约 0.34nm）、最坚硬的纳米材料（杨氏模量1TPa，固有强度130GPa）几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，导热系数高达 5300W/m K，室温电子迁移率大于15000cm²/V·s，电阻率仅为10^-6Ω·cm，为目前电阻率最小的材料。同时，石墨烯拥有极高的气密性，任何气体均不能完全透过。并且由于它的电阻率极低，电子迁移速度极快，非常适合用来做太阳能电池。根据石墨烯的原子结构，其碳原子所形成的六边形间隙只允许半径为0.032nm大小的原子通过，该尺寸比半径最小的原子(氢：0.079nm)还小，因此，石墨烯薄膜具有独特的抗渗性。

基于有机-无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3Pb X3)制备的太阳电池效率自2009年从3.8%增长到目前的22.1%，因其较高的光吸收系数，较低的成本及易于制备等优势得到广泛关注。随着近几年来国内外相关研究的不断深入，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率不断提高。尽管钙钛矿太阳能电池发展现状良好，但仍有若干关键因素制约了钙钛矿太阳能电池的发展，其中最关键的因素就是电池的稳定性问题，钙钛矿太阳能电池在大气中极易因为水氧的进入而导致钙钛矿层分解，致使其光电转换效率严重衰减，寻求性能稳定的钙钛矿太阳能电池一直是科研工作者的追求目标。

发明内容

为了提高传统钙钛矿太阳能电池的稳定性，以延长钙钛矿太阳能电池的使用寿命，增大其光电转换效率，本实用新型提供一种以石墨烯作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池，其结构从下到上依次为：透明导电衬底、N型钙钛矿薄膜、P型石墨烯薄膜、金属电极。所述透明导电衬底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃或有机柔性透明导电塑料或氧化石墨烯；所述金属电极为银或铝电极。与传统结构的钙钛矿太阳能电池相比，本实用新型的优点在于：利用石墨烯薄膜独特的抗渗性，将其和钙钛矿薄膜构成太阳能电池的PN结，既可以有效阻挡高温下金属电极向钙钛矿层的有害扩散，又能有效阻止空气中的水氧进入钙钛矿层使其分解，从而大大提高了钙钛矿太阳能电池的水氧稳定性和热稳定性，延长了其使用寿命。再且，石墨烯具有低成本，高电导率，高透光率以及良好的光照热稳定性等优势，极大地提高了钙钛矿太阳能电池的输出功率和光电转换效率。

附图说明

附图1是本实用新型提供的一种以石墨烯作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池的层结构示意图。

附图1标号说明：

1—透明导电衬底；

2—N 型钙钛矿薄膜；

3—P型石墨烯薄膜；

4—金属电极。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型内容不仅限于实施例中涉及的内容。

本实用新型按附图1所示结构，它包括从下至上依次分布的透明导电衬底 1、N 型钙钛矿薄膜2、P型石墨烯薄膜3、金属电极4。

实施例一：