石墨烯-量子点复合薄膜的制备方法及构建的太阳能电池

摘要

本发明涉及一种石墨烯-量子点复合薄膜的制备方法及构建的太阳能电池，其特征在于所述的复合薄膜是将石墨烯-量子点复合粉体的悬浮液在滤膜上抽滤成膜，随后用有机溶剂溶解掉滤膜并将薄膜转移到导电基底上。这种方法的特点在于可以有效地控制量子点与石墨烯的比例以及薄膜的厚度，同时这种薄膜的制备是在常温下实现的，对于导电基底的要求大大降低。所制备的薄膜可构建新型量子点敏化太阳能电池。构建的太阳能电池为层状结构，不仅是由导电基底上的石墨烯-量子点薄膜，电解质层和对电极构成。所构建的电池成本低，制造工艺简单且温度较低，性能稳定，而且本发明提供的方法制备的石墨烯-量子点薄膜的使用能够改善光电子传输性能，提高电池的光电转化效率。

主权项

一种石墨烯‑量子点复合薄膜，其特征在于制备方法包括如下步骤：(1)用天然石墨粉为原料，加入一定量的硝酸钠、冷浓硫酸和高锰酸钾，在低于20℃时均匀混合，随后升温至30‑40℃反应25‑35min。向上述混合溶液中缓慢加入去离子水稀释，升温至95‑100℃反应10‑20min，再加入一定量的过氧化氢溶液；然后将上述溶液离心过滤，并用稀盐酸溶液洗涤除去金属离子，再用去离子水洗涤除去多余的酸，并多次用水洗涤至中性，最终得到氧化石墨片水溶液，再将其进行超声处理，得到黄褐色的均一分散的氧化石墨烯溶液；加入的硝酸钠量为0.1‑5g/(1g石墨)，加入的浓硫酸量为10‑100ml/(1g石墨)，加入的高锰酸钾量为0.5‑10g/(1g石墨)，加入的过氧化氢溶液量为5‑50ml/(1g石墨)；(2)取上述步骤(1)的均一分散的氧化石墨烯溶液，按1∶1‑1∶50质量比加入量子点颗粒或量子点反应前驱液形成氧化石墨烯‑量子点混合液；(3)向上述步骤(2)的氧化石墨烯‑量子点混合溶液中加入还原剂水合肼，在80℃搅拌24h，经还原反应后，将所得到的产物进行超声处理，然后离心去除少量沉淀，离心得到的稳定的悬浮液为石墨烯‑量子点溶液；(4)将上述步骤(3)的石墨烯‑量子点溶液稀释、搅拌直至形成均匀稳定的悬浮液；(5)将上述步骤(4)的石墨烯‑量子点悬浮液真空抽滤，在未处理过的滤膜上形成薄膜；上述步骤(5)或者为(5)使用处理过的滤膜，其处理工艺为：将氧化物颗粒的悬浮液真空抽滤，在未处理过的滤膜上沉积一层氧化物薄膜；然后再抽滤石墨烯‑量子点悬浮液沉积于处理过的滤膜上；(6)大量水洗后将(5)中紧密连接在滤膜上的薄膜固定在基底材料上；(7)然后放入烘箱中55‑65℃真空干燥6h‑24h，随后用丙酮将滤膜溶解掉，得到石墨烯‑量子点在导电基底上的薄膜。