双氧水，并把混合物升温到98°C持续搅拌15分钟，直到混合物颜色变为亮黄色；然后将上述溶液在超声分散仪中振荡分散，得到稳定的分散液；然后滴加水合肼，并将此溶液放入油浴中加热到100°C后，恒温反应20分钟，然后用半透膜过滤，将得到的产物分别用去离子水、甲醇、乙醇洗涤，旋涂于钙钛矿材料之上，最后在60°C条件下充分干燥，得到的产物就是石墨烯与氧化石墨烯的混合物，厚度为77nm，氧化石墨稀的重量百分比含量为5.9% ；
7)制备空穴传输层:
将异丙氧基钛与乙醇铌按10:1的比例的混合，搅拌均匀，旋涂于电子吸收层上，得到空穴传输层；
8)顶电极的制备:
采用真空热蒸镀的方法在空穴传输层上蒸镀53nm的银层。
[0021]进行电池性能测试，实验过程中采用在100mW/cm2太阳能模拟器(Newport)AM1.5G光照下进行，测得光电转化率卫19.1%。
[0022]实施例5
1)采用低铁玻璃作为透光层；
2)采用ΙΤ0导电玻璃作为透明电极层；
3)采用喷涂热分解技术在导电玻璃表面制备N1层；厚度8nm;
4)按照摩尔比1:1:5的比例配置已酸丙酮镍、醋酸锂、乙酸镁四水合物的混合溶液，旋涂于过渡层上，于300°C烘干，制备得到电子传输层；厚度控制在10nm ;
5)制备吸光层:
a.配制PbI2溶液，浓度为3.0Mol/L，溶剂为二甲基甲酰胺；
b.配制CH3NH3I溶液:浓度5mg/mL，溶剂为异丙醇；
采用溶液法原位合成钙钛矿材料:先在电子传输层上旋涂PbI2溶液，烘干后放入CH3NH3I溶液中浸泡生长出钙钛矿材料，得到钙钛矿吸光层；厚度54nm ;
6)制备电子吸收层
将石墨粉加入装有浓硫酸的容器中，容器置于冰浴中，搅拌均匀，再加入的高锰酸钾粉末，保持温度15°C搅拌均匀，将搅拌均匀后的溶液升温到35°C持续搅拌30分钟，接着缓慢的向溶液中加入去离子水以及浓度为30%的双氧水，并把混合物升温到98°C持续搅拌15分钟，直到混合物颜色变为亮黄色；然后将上述溶液在超声分散仪中振荡分散，得到稳定的分散液；然后滴加水合肼，并将此溶液放入油浴中加热到100°C后，恒温反应10分钟，然后用半透膜过滤，将得到的产物分别用去离子水、甲醇、乙醇洗涤，旋涂于钙钛矿材料之上，最后在60°C条件下充分干燥，得到的产物就是石墨烯与氧化石墨烯的混合物，厚度在59nm，测量氧化石墨稀的重量百分比含量为28% ； 7)制备空穴传输层:
将异丙氧基钛与乙醇铌按30:1的比例的混合，搅拌均匀，旋涂于电子吸收层上，得到空穴传输层；
8)顶电极的制备:
采用真空热蒸镀的方法在空穴传输层上蒸镀156nm的银层。
[0023]进行电池性能测试，实验过程中采用在100mW/cm2太阳能模拟器(Newport)AM1.5G光照下进行，测得光电转化率卫18.5%。
[0024]以上所述仅是本发明实施方式的一些例子，应当指出:对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种含有石墨烯的太阳能电池及其制备方法，该电池包括依次层叠的透光层、透明电极层、过渡层、电子传输层、吸光层、电子吸收层、空穴传输层和顶电极，其中:所述过渡层为镍的氧化物；电子传输层为四元氧化物；吸光层为具有钙钛矿结构的材料；所述电子吸收层是由石墨烯与氧化石墨烯构成；所述空穴传输层由三元氧化物构成，所述顶电极由导电性能良好的材料构成。2.一种如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的四元氧化物由N1、Mg、L1、0四种元素构成，且Li / Mg的摩尔比介于1:10与1:3之间；所述空穴传输层为三元氧化物，由T1、Nb、0三种元素构成，且Nb / Ti的摩尔比介于1:30与1:10之间；所述电子传输层厚度在10-100nm之间，所述吸光层厚度在50_500nm之间，所述电子吸收层厚度在30-150nm之间，所述顶电极厚度在50_300nm之间。3.一种如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，其制备方法包含以下步骤: 1)透光层采用透光率在90%以上的玻璃； 2)采用导电玻璃作为透明电极层； 3)制备过渡层:采用喷涂热分解技术在导电玻璃表面制备Ni的氧化物； 4)制备电子传输层:接着旋涂已酸丙酮镍、醋酸锂、乙酸镁四水合物的混合物，烘干(300°C- 400°C)，制备得到电子传输层，厚度控制在10-100nm之间； 5)制备吸光层: a.配制PbI2溶液，PbI2的浓度为0.5-3.0Mol/L，溶剂为二甲基甲酰胺； b.配制CH3NH3I溶液:浓度5_10mg/mL，溶剂为异丙醇； 采用溶液法原位合成钙钛矿材料:先在电子传输层上旋涂PbI2溶液，烘干后放入CH3NH3I溶液中浸泡生长出钙钛矿材料，得到钙钛矿吸光层；通过控制PbI2与CH3NH3I反应溶液的浓度，控制钙钛矿的形貌与厚度，厚度控制在50-500nm之间； 6)制备电子吸收层: 将石墨粉加入装有浓硫酸的容器中，容器置于冰浴中，搅拌均匀，再加入的高锰酸钾粉末，保持温度20°C以下搅拌均匀，将搅拌均匀后的溶液升温到35°C持续搅拌30分钟，接着缓慢的向溶液中加入去离子水以及浓度为30%的双氧水，并把混合物升温到98°C持续搅拌15分钟，直到混合物颜色变为亮黄色；然后将上述溶液在超声分散仪中振荡分散，得到稳定的分散液；然后滴加水合肼，并将此溶液放入油浴中加热到100°C后，恒温反应10-20分钟，然后用半透膜过滤，将得到的产物分别用去离子水、甲醇、乙醇洗涤，旋涂于钙钛矿材料之上，最后在60°C条件下充分干燥，得到的产物就是石墨烯与氧化石墨烯的混合物；控制反应时间、溶液的浓度与涂布厚度，使电子吸收层的厚度在30-150nm之间，氧化石墨稀的重量百分比含量介于5-30% ; 7)制备空穴传输层: 将异丙氧基钛(或双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯前驱体溶液)与乙醇铌的混合，搅拌均匀，旋涂于电子吸收层上； 8)顶电极的制备: 采用真空热蒸镀、喷涂、沉积等方法，在器件上表面蒸镀50-300nm的导电金属层或碳层。4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，透明电极的材料为透明且能导电的材料组成，包括但不限于铟锡氧化物(ITO，Indium Tin Oxides)、氟锡氧化物(FT0，fluorine doped tin oxide)、招锌氧化物(AZO，aluminium-doped zinc oxide)等透明电极材料。5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿结构光伏材料为ABX3型晶体结构的有机无机杂化钙钛矿；其中，B为铅、锡、锑，X为卤素。6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述顶电极为金属电极或碳材料电极。7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，过渡层的厚度为5-50nm范围内。8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透光层为透光率大于90%的材料。
【专利摘要】本发明公开了一种含有石墨烯的太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括依次层叠的透光层、透明电极层、过渡层、电子传输层、吸光层、电子吸收层、空穴传输层和顶电极，其中：所述过渡层为镍的氧化物；电子传输层为四元氧化物；吸光层为具有钙钛矿结构的材料;所述电子吸收层是由石墨烯与氧化石墨烯构成；所述空穴传输层由三元氧化物构成，所述顶电极由导电性能良好的材料构成。本发明能将太阳能电池的光电转化效率提高到了20%以上，适于批量生产。
【IPC分类】H01L51/46, H01L51/42, H01L51/48
【公开号】CN105280823
【申请号】CN201510827187
【发明人】杨秋香
【申请人】杨秋香
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月24日