CN107546282A - 一种石墨烯太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯太阳能电池，括光电转换层、上电极层和下电极层，所述光电转换层具有相对两面，所述上电极层设于所述光电转换层的其中一面，所述下电极层设于所述光电转换层的另外一面，所述上电极层为正方体，所述上电极层顶部设有十字形凹槽，所述十字形凹槽延伸到所述上电极层的四个纵端面，所述下电极层为正方体，所述下电极层底部设有十字形凸起，所述十字形凸起延伸到所述下电极层的四个纵端面，所述十字形凹槽和所述十字形凸起相吻合。本发明提供的石墨烯太阳能电池，制造成本低、光电转化效率高。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，更具体地说，是涉及一种石墨烯太阳能电池。
背景技术
近年来，太阳能电池作为一种新型绿色能源正在人类的可持续发展中起到越来越重要的作用。其中，硅基太阳能电池，特别是晶体硅太阳能电池占据市场大约90％的份额。但与常规发电相比，太阳能电池发电成本仍然较高，限制了大面积应用。太阳能电池发电成本较高的原因之一是电池制造成本较高，另外一个主要原因是其光电转化效率较低。
自从石墨烯材料在2004年首次被稳定制备出来以后，越来越多的研究发现石墨烯材料具有优异的电学、光学性质，如极高的载流子迁移率、高透光新、高的杨氏模量等。这些独特的性质使石墨烯有可能广泛地应用于光伏发电领域。目前，已有研究者利用石墨烯以及硅材料形成的异质结做成太阳电池，测得最高转化效率8.6％。这个效率与目前晶体硅太阳电池单晶硅主流成产效率18.5％～19.0％相比还低。除晶体硅外，石墨烯在其他类型太阳能电池上的应用也有研究，如有机太阳能电池、化合物太阳能电池等，但得到的效率都不高。
如前所述，石墨烯材料在太阳能电池方面的应用研究还未取得可以与目前太阳能电池产业化技术相匹敌的进展，想要实现石墨烯在太阳能电池中的应用，发挥其独特的物理特性，还有很多技术开发工作要做。
目前，制造者将太阳能电池的上电极和下电极朝上配置，再用足够宽度的导电材料电性连接在太阳能电池的上电极和下电极上，以串联多个太阳能电池，提高电压，避免电能的损耗，然而，此种方式虽然能避免翻转太阳能电池，但却必须耗费大量导电材料，导致太阳能电池会有较多面积被导电材料遮住，而减少太阳能电池将光能转换成电能的效率。而且，导电材料相对于太阳能电池必须要较精准的对位，才能够避免电性连接不良的情形发生，进而增加制造上的困难度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种制造成本低、光电转化效率高的石墨烯太阳能电池。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种石墨烯太阳能电池，包括光电转换层、上电极层和下电极层，所述光电转换层具有相对两面，所述上电极层设于所述光电转换层的其中一面，所述下电极层设于所述光电转换层的另外一面，所述上电极层为正方体，所述上电极层顶部设有十字形凹槽，所述十字形凹槽延伸到所述上电极层的四个纵端面，所述下电极层为正方体，所述下电极层底部设有十字形凸起，所述十字形凸起延伸到所述下电极层的四个纵端面，所述十字形凹槽和所述十字形凸起相吻合，所述光电转换层和所述上电极层紧密贴合，所述光电转换层和所述下电极层紧密贴合，所述光电转换层为石墨烯层，所述上电极层表面设有多个均匀分布的上通孔，所述下电极层表面设有多个均匀分布的下通孔。
作为本发明的一种优选实施方式，所述上通孔的直径为0.1～0.2mm。
作为本发明的一种优选实施方式，所述下通孔的直径为0.1～0.2mm。
作为本发明的一种优选实施方式，所述石墨烯层的上表面为蜂窝状结构。
作为本发明的一种优选实施方式，所述石墨烯层的下表面为蜂窝状结构。
作为本发明的一种优选实施方式，所述上电极层的四个角为斜角或圆角。
作为本发明的一种优选实施方式，所述下电极层的四个角为斜角或圆角。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提供的石墨烯太阳能电池，制造成本低、光电转化效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中上电极层的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视示意图；
图3为本发明中多个上电极层使用时的布置示意图。
附图标记：1、上电极层，2、十字形凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～3所示，一种石墨烯太阳能电池，包括光电转换层、上电极层1和下电极层，所述光电转换层具有相对两面，所述上电极层1设于所述光电转换层的其中一面，所述下电极层设于所述光电转换层的另外一面，所述上电极层1为正方体，所述上电极层1顶部设有十字形凹槽2，所述十字形凹槽2延伸到所述上电极层1的四个纵端面，上电极层1俯视看其四边长均是L，十字形凹槽2的宽D、高h的尺寸可根据实际情况进行调整，所述下电极层为正方体，所述下电极层底部设有十字形凸起，所述十字形凸起延伸到所述下电极层的四个纵端面，所述十字形凹槽2和所述十字形凸起相吻合，所述光电转换层和所述上电极层1紧密贴合，所述光电转换层和所述下电极层紧密贴合，所述光电转换层为石墨烯层，所述上电极层1表面设有多个均匀分布的上通孔，所述下电极层表面设有多个均匀分布的下通孔。
本实施例中，上电极层1上和有十字形凹槽2，下电极层上设有十字形凸起，十字形凹槽2可和十字形凸起吻合，使用时，可以精准地对位，不会有电性连接不良的情形发生，大大减少制造成本，并且上电极层1和下电极层上分别设有上通孔和下通孔，可以大大增加光的照射面积，从而提高光电转换效率，其中，所述上通孔的直径为0.1～0.2mm，所述下通孔的直径为0.1～0.2mm。
本实施例中，所述石墨烯层的上表面为蜂窝状结构，可以大大增加光的接收面积，进一步提高光电转换效率。
本实施例中，所述石墨烯层的下表面为蜂窝状结构，可以大大增加光的接收面积，进一步提高光电转换效率。
本实施例中，所述上电极层的四个角为斜角或圆角，以减少磕碰损坏的可能。
本实施例中，所述下电极层的四个角为斜角或圆角，以减少磕碰损坏的可能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种石墨烯太阳能电池，其特征在于，包括光电转换层、上电极层和下电极层，所述光电转换层具有相对两面，所述上电极层设于所述光电转换层的其中一面，所述下电极层设于所述光电转换层的另外一面，所述上电极层为正方体，所述上电极层顶部设有十字形凹槽，所述十字形凹槽延伸到所述上电极层的四个纵端面，所述下电极层为正方体，所述下电极层底部设有十字形凸起，所述十字形凸起延伸到所述下电极层的四个纵端面，所述十字形凹槽和所述十字形凸起相吻合，所述光电转换层和所述上电极层紧密贴合，所述光电转换层和所述下电极层紧密贴合，所述光电转换层为石墨烯层，所述上电极层表面设有多个均匀分布的上通孔，所述下电极层表面设有多个均匀分布的下通孔。
2.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述上通孔的直径为0.1～0.2mm。
3.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述下通孔的直径为0.1～0.2mm。
4.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯层的上表面为蜂窝状结构。
5.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯层的下表面为蜂窝状结构。
6.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述上电极层的四个角为斜角或圆角。
7.如权利要求1所述的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述下电极层的四个角为斜角或圆角。
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