石墨烯基薄膜太阳能电池

2019-06-06      1838 次浏览

随着环境问题的日益严重,化石能源不受控制地引起的环境问题日益引起成年人的关注。人们渴望找到可再生,无污染的新能源来取代重污染的化石能源。作为地球声明的来源,太阳能一直是人们关注的对象。其中,太阳能柔性电池是其中一种应用。他们利用光敏材料的光生电子效应将光转换成电能。然而,传统的太阳能柔性电池使用ITO作为透明导电电极,其存在以下问题。首先,ITO存在重金属污染问题;第二,ITO导电性差,电子迁移率低,不利于光电子的传输。第三,ITO柔韧性较差,不适合柔性电极。因此,设计了高强度,高导电率,高透明度的石墨烯膜以克服上述ITO的问题。


干货——一种石墨烯基薄膜太阳能电池


通过控制石墨烯溶液的浓度,在AAO基膜上通过抽滤获得超薄氧化石墨烯膜;将AAO基膜(孔隙率40%)粘附到氧化石墨烯膜的表面上,形成石墨。烯烃薄膜的表面朝上,放置在水面上,按压AAO基膜,AAO基膜开始下沉,最后,AAO基膜下沉到杯子的底部,石墨烯膜(在虚线圆圈内漂浮在水面上。


漂浮在水面上的石墨烯膜用硅晶片从底部提起,使得石墨烯膜铺展在基板表面上,并且氧化石墨烯膜中的水分在室温下蒸发30分钟,并且测量氧化石墨烯膜的含水量。54重量%;将蒸发处理后的氧化石墨烯膜冷冻干燥,将氧化石墨烯膜从硅晶片表面剥离;表面有大量皱纹;通过原子力显微镜观察厚度为4nm。将氧化石墨烯膜在2000℃下进行热还原,并且在还原1小时后测量其电导率为0.5MS/m,并且石墨烯膜强度为10GPa。


上述石墨烯薄膜用作光阳极组装的有机薄膜太阳能电池1,与使用ITO作为光电阳极组装的染料敏化透明太阳能电池2相比,与传统的石墨烯相比,光电转换效率提高了91%。薄膜(在ITO上组装成光电阳极的染料敏化透明太阳能电池3具有37%的光电转换效率。当使用常规石墨烯薄膜(在ITO上旋涂)作为光电阳极时,在2400小时后,石墨烯薄膜可以由于微观结构的损坏,其导电率降低至48%,并且太阳能电池3的光电转换效率降低至44.本申请的石墨烯膜在3600小时后具有95%或更高的导电率。使用时,太阳能电池1的光电转换效率保持在97%以上。


干货——一种石墨烯基薄膜太阳能电池


通过控制石墨烯溶液的浓度,通过在AAO基膜上抽滤获得超薄还原氧化石墨烯膜;将AAO基膜的表面(孔隙率:60%)粘附到氧化石墨烯膜的表面上。将石墨烯膜面朝上放置,放置在水面上,压在AAO基膜的边缘上,并且AAO基膜开始下沉。最后,AAO基膜沉到杯底,石墨烯膜浮在水面上,石墨烯膜成功剥离。


漂浮在水面上的石墨烯膜用硅晶片从底部提起,使得石墨烯膜铺展在基板表面上,并且氧化石墨烯膜中的水分在室温下蒸发30分钟,并且测量氧化石墨烯膜的含水量。67重量%;将蒸发处理后的氧化石墨烯膜冷冻干燥,从硅晶片表面剥离氧化石墨烯膜,得到表面有皱褶的石墨烯膜,通过原子力显微镜观察,厚度为14nm。氧化石墨烯膜在2000℃下热还原,并且在还原1小时后其电导率为0.6MS/m,并且石墨烯膜强度为7GPa。上述石墨烯薄膜用作光阳极组件染料敏化薄膜太阳能电池1,与使用ITO作为光电阳极组装的染料敏化透明太阳能电池2相比,光电转换效率提高了87%。石墨。将烯烃膜(旋涂在ITO上)用作光电阳极组装的染料敏化透明太阳能电池3,其光电转换效率提高了29%。使用3600小时后,电导率为95%,太阳能电池1的光电转换效率为96%。通过控制石墨烯溶液的浓度,通过在AAO基膜上抽滤获得超薄还原氧化石墨烯膜;将AAO基膜的表面(孔隙率:60%)粘附到氧化石墨烯膜的表面上。将石墨烯膜面朝上放置,放置在水面上,压在AAO基膜的边缘上,并且AAO基膜开始下沉。最后,AAO基膜沉到杯底,石墨烯膜浮在水面上,石墨烯膜成功剥离。漂浮在水面上的石墨烯膜用硅晶片从底部提起,使得石墨烯膜铺展在基板表面上,并且氧化石墨烯膜中的水分在室温下蒸发30分钟,并且测量氧化石墨烯膜的含水量。75重量%;将蒸发处理后的氧化石墨烯膜冷冻干燥,从硅晶片表面剥离氧化石墨烯膜,得到表面具有皱褶的石墨烯膜,通过原子力显微镜观察其厚度为20nm。将氧化石墨烯膜在3000℃下进行热还原,并且在还原0.2小时后测量其电导率为0.8MS/m。石墨烯膜强度为9GPa。石墨烯膜用作正极,有机薄膜太阳能电池1用ITO组装作为光电阳极。与使用铂电极作为正电极组装的染料敏化透明太阳能电池2相比,光电转换效率提高了66%。作为正极组装的染料敏化透明太阳能电池3的常规石墨烯膜(旋涂在ITO上)具有13%的光电转换效率。使用3600小时后,电导率为96%,太阳能电池1的光电转换效率为97%。根据实施例2的过滤方法,通过在MCE基膜上抽滤,然后在具有还原的氧化石墨烯膜的MCE基膜的表面(孔隙率为60)获得厚度为14nm的还原氧化石墨烯膜。%)附上。将石墨烯膜的表面面朝上放置,放置在水面上,并按压MCE基膜的边缘,MCE基膜不下沉,并且石墨烯膜剥离失败。应注意,吸滤法目前被认为是制备石墨烯膜的最均匀的方法。在一定量的滤液下,可以通过控制浓度来控制石墨烯膜的厚度。最小厚度可以是石墨烯层。随着石墨烯浓度的增加,在压力的作用下,新添加的石墨烯逐渐填充到第一层石墨烯的间隙中,使第一层石墨烯逐渐完全填充,然后发展成第二层,这是不断重复的。在该步骤中,可以制备厚度跨越2层至数万石墨烯的石墨烯纳米膜。因此,本领域技术人员通过简单的实验参数调整可以获得厚度为4nm的石墨烯膜。


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