本发明属于太阳能发电领域,尤其涉及一种石墨烯染料敏化太阳能电池。
背景技术:
染料敏化太阳能电池,是一种低成本工艺简单的太阳能电池,可以制成大面积电池和柔性电池,应用领域广泛,其中染料敏化太阳能电池的光阳极材料,一般采用的是一层10~15微米厚的TiO2纳米多孔颗粒结构,这种结构主要作用是增加TiO2对染料的吸收,但是这种结构由于TiO2纳米颗粒高度的无序性,增加了注入电子在传输到电极的过程中被复合的概率,从而降低染料敏化太阳能电池的发电效率。
技术实现要素:
在为了克服上述技术不足,本发明提供了一种石墨烯染料敏化太阳能电池,使其发电效率进一步提高。
一种石墨烯染料敏化太阳能电池,主要包括:包括光电极基板、光电极膜、与光电极对置的对电极基板、对电极膜、保持在光电极基板与对电极基板之间的电解质层、密封材料和电解质注入孔;光电极基板与对电极基板之间用密封材料固定,电解质注入孔设置在对电极基板上,通过电解质注入孔将电解质注入到光电极基板和对电极基板之间。
所述一种石墨烯染料敏化太阳能电池,其光电极基板与对电极基板采用透明玻璃。
所述一种石墨烯染料敏化太阳能电池,其光电极膜采用石墨烯和二氧化钛;银、石墨烯和二氧化钛;硫化镉、石墨烯和二氧化钛的其中一种复合膜。
所述一种石墨烯染料敏化太阳能电池,其对电极膜采用铂导电性复合物。
所述一种石墨烯染料敏化太阳能电池,其光电极基板与对电极基板之间的密封材料采用聚乙烯醇缩丁醛。
所述一种石墨烯染料敏化太阳能电池,其电解质采用I-/I3-电解质溶液。
附图说明 :图1为一种石墨烯染料敏化太阳能电池示意图。
附图标记说明:1 光电极基板 2 光电极膜 3密封材料 4对电极基板 5对电极膜 6电解质 7 电解质注入孔。
具体实施方式
如图1所示,本发明的一种石墨烯染料敏化太阳能电池包括光电极基板1、光电极膜2、与光电极对置的对电极基板4、对电极膜5、保持在光电极基板1与对电极基板4之间的电解质层6、密封材料3和电解质7。
实施例1
(1)对电极制作:铂的导电复合物涂布在对电极基板上,放在马弗炉中在 300℃下烧结 0.5小时,冷却至室温,得对电极膜;
(2)光电极制作:
(a)取氧化石墨研碎,按1mg/ml配制悬浮液,超声处理1小时,得胶状氧化石墨烯悬浮液;
(b)按钛酸丁四酯:无水乙醇中:冰乙酸=2:6:1的比例,先剧烈搅拌钛酸丁四酯,滴加到无水乙醇中,再滴加冰乙酸,得b溶液;
(c)按二次水:无水乙醇=1:3的比例制成溶液,加入浓盐酸是PH值=2.3,得c溶液;
(d)将c溶液滴加到b溶液中搅拌一小时,将1份的聚乙二醇缓慢加入搅拌半小时;再将1份的1/mg/ml氧化石墨烯悬浮液缓慢加入,搅拌半小时,得d溶液;
(e)将清洁的光电极基板放入d溶液中,缓慢提拉一次,自然晾干;
(f)将光电极基板放入马弗炉中在450℃温度下,烧结0.5小时;
(g)将光电极基板板放入1mol/l的肼溶液中,反应10分钟,取出并用蒸馏水清洗干净,晾干,得光电极石墨烯和二氧化硅复合膜;
(3)电池制作:
将光电极膜与对电极膜相对,用聚乙烯醇缩丁醛热熔粘合固定,注入电解溶液,得
一种石墨烯染料敏化太阳能电池。
实施例2
(1)对电极制作:铂的导电复合物涂布在对电极基板上,放在马弗炉中在 300℃下烧结 0.5小时,冷却至室温,得对电极膜;
(2)光电极制作:
(a)取氧化石墨研碎,按1mg/ml配制悬浮液,超声处理1小时,得胶状氧化石墨烯悬浮液;
(b)按钛酸丁四酯:无水乙醇中:冰乙酸=2:6:1的比例,先剧烈搅拌钛酸丁四酯,滴加到无水乙醇中,再滴加冰乙酸,得b溶液;
(c)按二次水:无水乙醇=1:3的比例制成溶液,加入浓盐酸是PH值=2.3,得c溶液;
(d)将c溶液滴加到b溶液中搅拌一小时,将1份的聚乙二醇缓慢加入搅拌半小时;再将1份的1/mg/ml氧化石墨烯悬浮液缓慢加入,搅拌半小时,得d溶液;
(e)将清洁的光电极基板放入d溶液中,缓慢提拉一次,自然晾干;
(f)将光电极基板放入马弗炉中在450℃温度下,烧结0.5小时;
(g)将光电极基板板放入1mol/l的肼溶液中,反应10分钟,取出并用蒸馏水清洗干净,晾干,得光电极石墨烯和二氧化钛复合膜;
(h)将带有石墨烯和二氧化钛复合膜的光电极基板,放置到0.1mol/l的硝酸银溶液中,浸泡一分钟,取出;在放入1mol/l肼溶液中反应10分钟,取出并用蒸馏水清洗晾干,得光电极银、石墨烯和二氧化钛复合膜;
(3)电池制作:
将光电极膜与对电极膜相对,用聚乙烯醇缩丁醛热熔粘合固定,注入电解溶液,得
一种石墨烯染料敏化太阳能电池。
实施例3
(1)对电极制作:铂的导电复合物涂布在对电极基板上,放在马弗炉中在 300℃下烧结 0.5小时,冷却至室温,得对电极膜;
(2)光电极制作:
(a)取氧化石墨研碎,按1mg/ml配制悬浮液,超声处理1小时,得胶状氧化石墨烯悬浮液;
(b)按钛酸丁四酯:无水乙醇中:冰乙酸=2:6:1的比例,先剧烈搅拌钛酸丁四酯,滴加到无水乙醇中,再滴加冰乙酸,得b溶液;
(c)按二次水:无水乙醇=1:3的比例制成溶液,加入浓盐酸是PH值=2.3,得c溶液;
(d)将c溶液滴加到b溶液中搅拌一小时,将1份的聚乙二醇缓慢加入搅拌半小时;再将1份的1/mg/ml氧化石墨烯悬浮液缓慢加入,搅拌半小时,得d溶液;
(e)将清洁的光电极基板放入d溶液中,缓慢提拉一次,自然晾干;
(f)将光电极基板放入马弗炉中在450℃温度下,烧结0.5小时;
(g)将光电极基板板放入1mol/l的肼溶液中,反应10分钟,取出并用蒸馏水清洗
干净,晾干,得光电极石墨烯和二氧化硅复合膜;
(h)将带有石墨烯和二氧化硅复合膜的光电极基板,放入0.2mol/l的硅酸钠和0.1mol/l硫化钠混合溶液中浸泡一分钟,然后再置于0.1mol/l的硝酸镉溶液中反映适当时间,用蒸馏水冲洗干净晾干,得光电极硫化镉、石墨烯和二氧化钛复合膜;
(3)电池制作:
将光电极膜与对电极膜相对,用聚乙烯醇缩丁醛热熔粘合固定,注入电解溶液,得
一种石墨烯染料敏化太阳能电池。
从上述实施例可以看出,三种复合膜,即石墨烯和二氧化钛复合膜;银、石墨烯和二氧化钛复合膜;硫化镉、石墨烯和二氧化钛复合膜,以硫化镉、石墨烯和二氧化钛复合膜光电性能最佳,开路电压可达到0.82v,而石墨烯和二氧化钛复合膜;银、石墨烯和二氧化钛复合膜的开路电压分别为0.65v和0.79v,但是以上三种复合膜的光电性能均强于单一的二氧化钛复合膜。