CN114843357A - 一种石墨烯电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石墨烯电池及其制作方法，涉及电池技术领域，所述石墨烯电池由上到下包括下列结构：第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极；所述第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极的外表面包裹有外壳层；所述外壳层包括硬质层、防火层、隔温层和缓冲层。本发明在实际使用时，通过透明基板的透光性，以及石墨烯层和导电层的辅助，可以提高电极收集电流的能力，而设置的外壳层中，通过硬质层可以有效对石墨烯电池进行保护，尤其是在运输的过程中，可以避免石墨烯电池被磕碰坏，而设置的防火层则可以提高防火效果，而设置的隔温层则可以避免温度过高，提高了石墨烯电池及其配件的使用寿命。

Description

一种石墨烯电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯电池及其制作方法。
背景技术
太阳能发电中，往往需要用到太阳能电池板，而目前石墨烯的问世受到越来越多的关注，很多独特的性能正在被逐步发现并应用到很多领域，其高透光性和优异的导电性能，使石墨烯成为太阳能电池板的材料之一。
但是目前现有的石墨烯电池在实际使用时，存在隔热性能差的问题，尤其是外壳部分，缺乏必要的隔热性能，在一些高温环境中使用时，影响了石墨烯电池的使用寿命，同时外壳往往只是采用塑料材质或纯铝，容易发生变形，影响了实际使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种石墨烯电池及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种石墨烯电池，所述石墨烯电池由上到下包括下列结构：第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极；所述第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极的外表面包裹有外壳层；所述外壳层包括硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，所述硬质层的内侧固定安装有防火层，所述防火层的内侧固装有隔温层，所述隔温层的内侧固定安装有缓冲层。
为了提高使用效果，本发明改进有，所述第一透明电极包括透明基板，所述透明基板的表面安装有石墨烯层和导电层，所述第二透明电极与第一透明电极的结构相同。
为了提高电极收集电流的效果，本发明改进有，所述石墨烯层含有石墨烯的层数为3-8层石墨烯，所述石墨烯为掺杂有异质原子的掺杂石墨烯。
为了提高导电效果，本发明改进有，所述导电层的材料为聚硫酸铁、聚吡啶、聚季铵盐和聚乙炔中的任意一种，所述导电层的厚度为2000-6000nm。
为了保证透明基板的透明度，本发明改进有，所述透明基板的材质为聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的任意一种。
为了有效保护石墨烯电池，本发明改进有，所述硬质层的材质为06Cr19Ni10。
为了提高防火效果，本发明改进有，所述防火层为过氯乙烯、氯化橡胶、环氧树脂和酚醛树脂中的任意一种，所述防火层中掺杂有硼酸铝。
为了保证隔温效果，本发明改进有，所述隔温层的材质为XPS、PUF和PET中的任意一种，所述缓冲层为EVA泡棉和防静电EPE泡棉中的任意一种或两种。
一种石墨烯电池的制作方法，包括以下步骤：
S1，制作P型硅基体和N型硅薄层，首先将P型基体多晶硅片放在化学溶液中将表面腐蚀成绒面结构，得到P型硅基体，然后通过磷离子注入法来完成正面磷掺杂，从而形成N型硅薄层；
S2，高分子层生成，然后将导电层的材料涂抹到透明基板的表面，从而形成导电层；
S3，石墨烯层生成，随后采用化学气相沉积法来生长石墨烯，然后将生长出的石墨烯转移到透明基板上的导电层上，从而形成完整的透明电极，这时石墨烯电池制备完成；
S4，制作外壳，最后再通过对应材料制备出对应的硬质层、防火层、隔温层和缓冲层；
S5，粘接外壳，然后通过粘胶来将所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层相互粘接，得到外壳层；
S6，包装，最后将外壳层套入石墨烯电池的外表面，并进行封装固定，得到石墨烯电池成品。
为了有效粘接各个层，本发明改进有，在S5步骤中，所述粘胶具体为绝缘粘胶剂。
相比于现有技术，本发明在实际使用时，通过透明基板的透光性，以及石墨烯层和导电层的辅助，可以提高电极收集电流的能力，而设置的外壳层中，通过硬质层可以有效对石墨烯电池进行保护，尤其是在运输的过程中，可以避免石墨烯电池被磕碰坏，而设置的防火层则可以提高防火效果，而设置的隔温层则可以避免温度过高，提高了石墨烯电池及其配件的使用寿命，而设置的缓冲层由于较为柔软，在部署石墨烯电池的过程中，可以避免石墨烯电池被摔裂，提高了石墨烯电池的使用寿命，实用性较高，进步性显著。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提出一种石墨烯电池的制作方法步骤图。
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作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。
实施例一
一种石墨烯电池，所述石墨烯电池由上到下包括下列结构：第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极；所述第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极的外表面包裹有外壳层；所述外壳层包括硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，所述硬质层的内侧固定安装有防火层，所述防火层的内侧固装有隔温层，所述隔温层的内侧固定安装有缓冲层。
本实施例中，所述第一透明电极包括透明基板，所述透明基板的表面安装有石墨烯层和导电层，所述第二透明电极与第一透明电极的结构相同。
本实施例中，所述石墨烯层含有石墨烯的层数为4层石墨烯，所述石墨烯为掺杂有异质原子的掺杂石墨烯。
本实施例中，所述导电层的材料为聚硫酸铁，所述导电层的厚度为6000nm。
本实施例中，所述透明基板的材质为聚氯乙烯。
本实施例中，所述硬质层的材质为06Cr19Ni10，06Cr19Ni10材质硬度较高，且不易发生锈蚀，适合在恶劣环境下使用。
本实施例中，所述防火层为过氯乙烯，所述防火层中掺杂有硼酸铝，通过掺入硼酸铝可以进一步提高防火效果。
本实施例中，所述隔温层的材质为XPS，所述缓冲层为防静电EPE泡棉。
参阅图1，一种石墨烯电池的制作方法，包括以下步骤：
S1，制作P型硅基体和N型硅薄层，首先将P型基体多晶硅片放在化学溶液中将表面腐蚀成绒面结构，得到P型硅基体，然后通过磷离子注入法来完成正面磷掺杂，从而形成N型硅薄层；
S2，高分子层生成，然后将导电层的材料涂抹到透明基板的表面，从而形成导电层；
S3，石墨烯层生成，随后采用化学气相沉积法来生长石墨烯，然后将生长出的石墨烯转移到透明基板上的导电层上，从而形成完整的透明电极，这时石墨烯电池制备完成；
S4，制作外壳，最后再通过对应材料制备出对应的硬质层、防火层、隔温层和缓冲层；
S5，粘接外壳，然后通过粘胶来将所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层相互粘接，得到外壳层；
S6，包装，最后将外壳层套入石墨烯电池的外表面，并进行封装固定，得到石墨烯电池成品。
本实施例中，在S5步骤中，所述粘胶具体为绝缘粘胶剂，通过绝缘粘胶剂可以有效粘接所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，同时绝缘效果较好，不会产生静电。
实施例二
一种石墨烯电池，所述石墨烯电池由上到下包括下列结构：第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极；所述第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极的外表面包裹有外壳层；所述外壳层包括硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，所述硬质层的内侧固定安装有防火层，所述防火层的内侧固装有隔温层，所述隔温层的内侧固定安装有缓冲层。
本实施例中，所述第一透明电极包括透明基板，所述透明基板的表面安装有石墨烯层和导电层，所述第二透明电极与第一透明电极的结构相同。
本实施例中，所述石墨烯层含有石墨烯的层数为7层石墨烯，所述石墨烯为掺杂有异质原子的掺杂石墨烯。
本实施例中，所述导电层的材料为聚吡啶，所述导电层的厚度为4000nm。
本实施例中，所述透明基板的材质为聚苯乙烯中的任意一种。
本实施例中，所述硬质层的材质为06Cr19Ni10，06Cr19Ni10材质硬度较高，且不易发生锈蚀，适合在恶劣环境下使用。
本实施例中，所述防火层为氯化橡胶，所述防火层中掺杂有硼酸铝，通过掺入硼酸铝可以进一步提高防火效果。
本实施例中，所述隔温层的材质为PUF，所述缓冲层为防静电EPE泡棉。
参阅图1，一种石墨烯电池的制作方法，包括以下步骤：
S1，制作P型硅基体和N型硅薄层，首先将P型基体多晶硅片放在化学溶液中将表面腐蚀成绒面结构，得到P型硅基体，然后通过磷离子注入法来完成正面磷掺杂，从而形成N型硅薄层；
S2，高分子层生成，然后将导电层的材料涂抹到透明基板的表面，从而形成导电层；
S3，石墨烯层生成，随后采用化学气相沉积法来生长石墨烯，然后将生长出的石墨烯转移到透明基板上的导电层上，从而形成完整的透明电极，这时石墨烯电池制备完成；
S4，制作外壳，最后再通过对应材料制备出对应的硬质层、防火层、隔温层和缓冲层；
S5，粘接外壳，然后通过粘胶来将所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层相互粘接，得到外壳层；
S6，包装，最后将外壳层套入石墨烯电池的外表面，并进行封装固定，得到石墨烯电池成品。
本实施例中，在S5步骤中，所述粘胶具体为绝缘粘胶剂，通过绝缘粘胶剂可以有效粘接所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，同时绝缘效果较好，不会产生静电。
从上述实施例可以看出，本发明在实际使用时，通过透明基板的透光性，以及石墨烯层和导电层的辅助，可以提高电极收集电流的能力，而设置的外壳层中，通过硬质层可以有效对石墨烯电池进行保护，尤其是在运输的过程中，可以避免石墨烯电池被磕碰坏，而设置的防火层则可以提高防火效果，而设置的隔温层则可以避免温度过高，提高了石墨烯电池及其配件的使用寿命，而设置的缓冲层由于较为柔软，在部署石墨烯电池的过程中，可以避免石墨烯电池被摔裂，提高了石墨烯电池的使用寿命，实用性较高，进步性显著。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种石墨烯电池，其特征在于，所述石墨烯电池由上到下包括下列结构：第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极；
所述第一透明电极、N型硅薄层、P型硅基体和第二透明电极的外表面包裹有外壳层；
所述外壳层包括硬质层、防火层、隔温层和缓冲层，所述硬质层的内侧固定安装有防火层，所述防火层的内侧固装有隔温层，所述隔温层的内侧固定安装有缓冲层。
2.根据权利要求1所述的石墨烯电池，其特征在于：所述第一透明电极包括透明基板，所述透明基板的表面安装有石墨烯层和导电层，所述第二透明电极与第一透明电极的结构相同。
3.根据权利要求2所述的石墨烯电池，其特征在于：所述石墨烯层含有石墨烯的层数为3-8层石墨烯，所述石墨烯为掺杂有异质原子的掺杂石墨烯。
4.根据权利要求2所述的石墨烯电池，其特征在于：所述导电层的材料为聚硫酸铁、聚吡啶、聚季铵盐和聚乙炔中的任意一种，所述导电层的厚度为2000-6000nm。
5.根据权利要求2所述的石墨烯电池，其特征在于：所述透明基板的材质为聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的石墨烯电池，其特征在于：所述硬质层的材质为06Cr19Ni10。
7.根据权利要求1所述的石墨烯电池，其特征在于：所述防火层为过氯乙烯、氯化橡胶、环氧树脂和酚醛树脂中的任意一种，所述防火层中掺杂有硼酸铝。
8.根据权利要求1所述的石墨烯电池，其特征在于：所述隔温层的材质为XPS、PUF和PET中的任意一种，所述缓冲层为EVA泡棉和防静电EPE泡棉中的任意一种或两种。
9.一种石墨烯电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，制作P型硅基体和N型硅薄层，首先将P型基体多晶硅片放在化学溶液中将表面腐蚀成绒面结构，得到P型硅基体，然后通过磷离子注入法来完成正面磷掺杂，从而形成N型硅薄层；
S2，高分子层生成，然后将导电层的材料涂抹到透明基板的表面，从而形成导电层；
S3，石墨烯层生成，随后采用化学气相沉积法来生长石墨烯，然后将生长出的石墨烯转移到透明基板上的导电层上，从而形成完整的透明电极，这时石墨烯电池制备完成；
S4，制作外壳，最后再通过对应材料制备出对应的硬质层、防火层、隔温层和缓冲层；
S5，粘接外壳，然后通过粘胶来将所述硬质层、防火层、隔温层和缓冲层相互粘接，得到外壳层；
S6，包装，最后将外壳层套入石墨烯电池的外表面，并进行封装固定，得到石墨烯电池成品。
10.根据权利要求9所述的石墨烯电池的制作方法，其特征在于：在S5步骤中，所述粘胶具体为绝缘粘胶剂。
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