[发明专利]一种绿色环保的石墨烯太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种绿色环保的石墨烯太阳能电池及其制备方法，所述电池包括光阳极组、电解质溶液、对电极和外壳体；其特征在于，光阳极组包括光阳极基板、石墨烯复合薄膜和染料敏化剂，石墨烯复合薄膜涂覆于光阳极基板的表面，染料敏化剂附着于石墨烯复合薄膜的表面；对电极组包括对电极基板和涂覆于对电极基板的氨基化石墨烯涂层；电解质溶液置于染料敏化剂和氨基化石墨烯涂层之间并通过外壳体密封；所述染料敏化剂是黑枸杞染料和高原金莲花染料按质量比1.5‑3:1混合而成；本发明制备的石墨烯太阳能电池，有效提升了光电转换效率，达到12.17％，提高了电池性能，而且制备过程简单，有效降低了成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种绿色环保的石墨烯太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着传统燃煤发电对环境的污染以及核电的安全问题等原因，近年来太阳能光伏行业作为一种新型绿色环保能源具有非常重大的意义，随着相关技术的进步，太阳能电池的应用范围也越来越广泛。其中，染料敏化太阳能电池由于具有廉价、高效、寿命长的优点，为低成本太阳能电池的研制开辟了新途径，成为太阳能电池领域的研究热点。

染料敏化太阳能电池由光阳极、电解质和对电极组成，其中光阳极是由形成于电极层上的半导体纳米晶膜与其表面吸附的光敏染料组成，染料分子收到光照后激发，电子注入半导体薄膜的导带，电子经外电路回到对电极，I₃^-1离子在对电极上得到电子生成I^-离子，I^-离子扩散到半导体薄膜上再还原氧化态染料，使染料再生，I^-离子反应后再生成I₃^-1离子，如此循环，从而实现光电转换。目前染料敏化太阳能电池的光电能量转换效率已突破11.0％，但是要大规模商业化应用，该转换效率还需进一步提高。

石墨烯的问世受到越来越多的关注，很多独特的性能正在被逐步发现并应用到很多领域。其高透光性和优异的导电性能，使石墨烯成为太阳能电池的材料提供了很好的基础。

发明内容

针对传统染料敏化太阳能电池存在的光电转化效率偏低、性能差的问题，本申请提供了一种绿色环保的石墨烯太阳能电池及其制备方法，有效提升了光电转化效率，提高了电池性能。

第一方面，本发明提供一种绿色环保的石墨烯太阳能电池，包括光阳极组、电解质溶液、对电极组和外壳体；

光阳极组包括光阳极基板、石墨烯复合薄膜和染料敏化剂，石墨烯复合薄膜涂覆于光阳极基板的表面，染料敏化剂附着于石墨烯复合薄膜的表面；

对电极组包括对电极基板和涂覆于对电极基板的氨基化石墨烯涂层；

电解质溶液置于染料敏化剂和氨基化石墨烯涂层之间并通过外壳体密封；

所述染料敏化剂是黑枸杞染料和高原金莲花染料按质量比1.5-3:1混合而成。

其中，

电解质溶液为乙腈电解液。乙腈电解液无色透明，可保持透明度。

外壳体的材质为白玻璃。透明度好。

本发明的目的之二在于提供一种绿色环保的石墨烯太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)将石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮和乙醇的混合溶液中得石墨烯分散液，N-甲基吡咯烷酮和乙醇的体积比为1:1.5-2；

(2)将步骤(1)所得石墨烯分散液加入纳米陶瓷复合浆料中超声分散15-30min，然后涂覆于光阳极基板表面，于35-45℃下静置25-30min经焙烧后在光阳极基板表面形成石墨烯复合薄膜；

(3)将步骤(2)所得涂覆有石墨烯复合薄膜的光阳极基板置于染料敏化剂中得到光阳极组，染料敏化剂的pH＝1-3；