[发明专利]一种基于炭黑-石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的全天候太阳能电池及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种基于炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的全天候太阳能电池及其制备方法和应用，本发明具体是将石墨烯和炭黑的分散液与聚四氟乙烯的水基分散液混合形成的分散液均匀涂覆在FTO导电玻璃对电极的玻璃一侧；经过自然干燥、烧结，制得复合电极；再组装成染料敏化太阳能电池；并进一步组装成基于炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的全天候太阳能电池。所述全天候太阳能电池具有稳定的光电转换性能和雨天发电性能，可操作性好，制备方法简便易行、成本低廉、改进空间大，有利于大面积制备。而且由此所组装的全天候太阳能电池操作简单，性能优良，环境适应性强，为全天候太阳能电池的实际应用提供了良好的基础。

主权项

一种基于炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的全天候太阳能电池的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）将石墨烯与炭黑组成的两种粉末分散在分散剂中，并通过超声分散形成炭黑−石墨烯分散液，所述两种粉末总质量与分散剂体积的质量体积比为0.01～0.03 g/mL；（2）将聚四氟乙烯水基分散液分散到分散剂中，并通过超声分散形成体积比为聚四氟乙烯水基分散液：分散剂=1:9000～1:818的混合分散液；（3）将步骤（1）、（2）中的两种分散液混合，并通过超声分散至溶液底部无沉淀出现，得到均匀的炭黑、石墨烯和聚四氟乙烯的分散液；（4）将步骤（3）中得到的分散液涂在FTO导电玻璃对电极的玻璃一侧，以形成负载炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的复合电极；（5）步骤（4）中所制备的复合电极的炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜自然干燥成膜，然后将复合电极置于马弗炉空气气氛下烧结，制得所需的复合电极；（6）制备二氧化钛胶体，将二氧化钛胶体涂于FTO导电玻璃基体上，控制膜厚为5～15 µm，经煅烧制备得到多孔二氧化钛薄膜；（7）将步骤（6）制备的二氧化钛薄膜浸入0.2～0.5 mmol/L的N719染料中浸泡形成染料敏化二氧化钛光阳极；（8）将步骤（5）制备的复合电极和步骤（7）制备的染料敏化二氧化钛光阳极组合，并在中间注入液体氧化还原电解质组装成染料敏化太阳能电池；并在复合电极的一侧，将两根导线分别连接到所述炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的上下两端，并用乙烯−醋酸乙烯共聚物热封，制得能实现雨水发电的基于炭黑−石墨烯/聚四氟乙烯复合导电薄膜的全天候太阳能电池。