[发明专利]石墨烯透明导电电极及其制备方法和装置

说明书

本发明提供了一种石墨烯透明导电电极及其制备方法和装置。上述制备方法包括：S1，采用CVD法在金属箔表面沉积石墨烯薄膜，形成预备膜；S2，采用热辊辊压方式将透明柔性基底贴合在预备膜中的石墨烯薄膜表面，形成中间膜；S3，采用送料辊将中间膜传输至醇/水混合溶液中，然后利用分离辊将中间膜中的石墨烯薄膜和透明柔性基底的结合体从金属箔表面剥离，得到结合体；S4，干燥结合体，即可得到石墨烯透明导电电极。利用本发明提供的方法可以大面积、低成本地制备出高性能的石墨烯透明导电薄膜电极。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯透明导电电极及其制备方法和装置。

背景技术

透明导电电极对薄膜太阳能电池的能量转换效率具有至关重要的影响。一般的，良好的电池透明阳极要满足以下几个条件：1、电学特性好，功函数高，可以高效的完成空穴的收集；2、光学特性好，透明阳极要对太阳光谱尽可能的透明，以使得更多的太阳光可以进入到电池之中；3、机械性能良好；4、制备工艺简单，成品率高。目前应用于透明导电电极的材料为金属氧化物,如氧化铟锡(ITO)、氧化氟锡(FTO),俗称导电玻璃。虽然导电玻璃广泛应用于太阳能电池领域,但导电玻璃有一些缺点,如ITO里的金属离子容易自发扩散,导电玻璃对红外光谱有较强的吸收性以及导电玻璃较差的热稳定性。另外,导电玻璃在作为太阳能电池对电极的时候,需在其表面镀一层铂,来增强其导电性,这大大增加了制备成本。上述缺点制约了以导电玻璃作为窗口电极材料的太阳能电池的发展。因此亟需一种可以替代导电玻璃或是替代铂金的低成本材料以促进太阳能电池的产业化进程。

石墨烯作为一种超薄、柔性、透光性良好，并且电性能优异的薄膜材料，成为金属氧化物电极比较好的替代材料。采用CVD方法制备石墨烯薄膜具有面积大，透光性能好，导电性能好等优点，然而，由于目前采用CVD法制备和转移的的方法无法获得大面积无缺陷的透明导电电极，限制了石墨烯在光伏领域的规模化应用。采用卷对卷转移的方法可大面积转移石墨烯薄膜到柔性衬底上，专利CN105329885A公开了一种CVD石墨烯向塑料基底卷对卷转移的方法及装置，但塑料基底同石墨烯薄膜靠热熔胶粘附到一起，而热熔胶为高分子酯类，其存在影响石墨烯的导电性以及透光性，而且采用石墨烯在热水池中同Cu原始基底分离过程中，由于石墨烯表面疏水性，并水的表面张力过大，在分离过程中容易破损，影响透明导电电极的导电性。

因此，如何提高石墨烯薄膜的透光性及导电性是制备出太阳能电池高性能透明导电电极的关键问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯透明导电电极及其制备方法和装置，以解决现有技术中制备的石墨烯透明导电电极的透光性和导电性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种石墨烯透明导电电极的制备方法，其包括以下步骤：S1，采用CVD法在金属箔表面沉积石墨烯薄膜，形成预备膜；S2，采用热辊辊压方式将透明柔性基底贴合在预备膜中的石墨烯薄膜表面，形成中间膜；S3，采用送料辊将中间膜传输至醇/水混合溶液中，然后利用分离辊将中间膜中的石墨烯薄膜和透明柔性基底的结合体从金属箔表面剥离，得到结合体；S4，干燥结合体，即可得到石墨烯透明导电电极。

进一步地，步骤S3中，醇/水混合溶液中醇和水的重量比为:100，其中的醇为乙醇、异丙醇及乙二醇中的一种或多种；优选地，醇/水混合溶液的温度为60～100℃。

进一步地，步骤S3中，采用送料辊将中间膜连续传输至醇/水混合溶液中，然后利用分离辊连续进行结合体的表面剥离；优选地，中间膜的传输速度为0.5～1cm/s。