本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯基復合薄膜及其制備方法、自清潔太陽能薄膜電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著半導體技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)節(jié)點的不斷降低，傳統(tǒng)的硅材料已經(jīng)表現(xiàn)出諸多限制和缺陷，由于石墨烯是目前世界上最薄、強度最高、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，所以石墨烯成為理想的硅的替代品。石墨烯薄膜制備以及性能已經(jīng)受到全世界的關(guān)注和廣泛研究，石墨烯薄膜因具有快速的載流子遷移率、高硬度以及易彎曲性而有望應用于半導體器件中。

然而，石墨烯的禁帶寬度為零，而半導體材料是要求具有一定禁帶寬度的，因此研究如何將石墨烯薄膜的上述優(yōu)點應用于半導體領(lǐng)域中是具有重要意義的。通常將半導體納米材料與石墨烯復合來制備出兼具石墨烯上述優(yōu)點也兼具半導體性能的復合結(jié)構(gòu)，然而，半導體納米材料在石墨烯上的生長是較為困難的，這也是業(yè)界的難題；雖然有人在石墨烯薄膜上制備出連續(xù)的納米材料薄膜，但是這些納米材料薄膜很容易脫落，限制了該復合結(jié)構(gòu)的應用；為了提高納米材料薄膜與石墨烯薄膜的結(jié)合度，可以嘗試采用降低納米材料薄膜的厚度的方法，并且為了進一步在石墨烯薄膜上生長出連續(xù)的納米材料薄膜來發(fā)揮納米材料薄膜的性能、以及提高石墨烯基復合結(jié)構(gòu)的柔性等，更希望在石墨烯薄膜上生長的納米材料薄膜的厚度降低至超薄甚至幾個納米的厚度，然而這樣將得不到連續(xù)的納米材料薄膜。

此外，現(xiàn)有的太陽能電池存在如下缺陷：太陽能電池長期暴露于空氣中造成自身的清潔問題，并且光利用率較低，發(fā)電效率低、體積較大，太陽能電池不能根據(jù)外界環(huán)境變化做到有效地自我保護。例如，當遇到雨天時，太陽能電池暴露于雨水之中，當處于夜晚時，太陽能電池此時不能夠吸收太陽光進行工作了還暴露于空氣中，從而造成太陽能電池的污染以及壽命降低。因此，研究在不影響太陽能電池的透過率的前提下，提高發(fā)電效率還能使太陽能電池兼具自我清潔功能，是具有重要意義的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種石墨烯基復合薄膜以及以該石墨烯基復合薄膜為基礎(chǔ)的太陽能薄膜電池，來使得該石墨烯薄膜上生長出極薄的連續(xù)納米材料薄膜，并且使太陽能薄膜電池具有自我清潔功能的同時還能夠提高發(fā)電效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明一種石墨烯基復合薄膜，其特征在于，包括：一石墨烯薄膜以及垂直生長于所述石墨烯薄膜上的納米薄膜；所述納米薄膜的平面與所述石墨烯薄膜垂直；所述納米薄膜的底部與所述石墨烯薄膜通過化學鍵相鍵合；所述納米薄膜的材料為半導體光催化材料。

優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜為兩層原子層的石墨烯薄膜或三層原子層的石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述納米薄膜具有多個微鏤空結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成納米網(wǎng)。

優(yōu)選地，相鄰的所述微鏤空結(jié)構(gòu)之間的間距不大于10nm。

優(yōu)選地，所述納米網(wǎng)由納米線垂直于透明襯底生長且相鄰納米線的側(cè)面相接觸形成納米薄膜，再經(jīng)納米薄膜刻蝕形成微鏤空區(qū)域。

優(yōu)選地，相接觸的所述納米線之間通過化學鍵相鍵合。

優(yōu)選地，納米線的直徑即為所述納米薄膜的厚度。

優(yōu)選地，所述納米薄膜的厚度不大于10nm。

優(yōu)選地，所述半導體光催化材料為寬帶隙半導體光催化材料。

優(yōu)選地，所述寬帶隙半導體光催化材料為鈦合金納米線和/或鋅合金納米線。

優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜上具有多個呈陣列排布的所述納米薄膜。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種上述的石墨烯基復合薄膜的制備方法，其包括：

步驟01：提供一石墨烯薄膜；

步驟02：在所述石墨烯薄膜上生長納米薄膜；所生長的納米薄膜所在平面垂直于所述石墨烯薄膜，所述納米薄膜的底部與石墨烯薄膜通過化學鍵相鍵合。

優(yōu)選地，所述步驟02之后還包括：步驟03，在所述納米薄膜上刻蝕出多個所述微鏤空結(jié)構(gòu)，從而形成納米網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述步驟03中，采用等離子體刻蝕技術(shù)或激光蝕刻來刻蝕出所述微鏤空結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述步驟02中，納米薄膜的生長過程包括：

步驟021，在所述透明襯底上制備一維納米種子陣列；

步驟022，以納米種子陣列為基，每顆納米種子曲向生長出納米線，從而形成納米線陣列；

步驟023，相鄰納米線的側(cè)面相互接觸，從而形成垂直于透明襯底的納米薄膜。

優(yōu)選地，在所述步驟021中，其中至少有一列一維納米種子陣列的制備包括：首先，在所述透明襯底上形成納米種子前驅(qū)體溶液，干燥后形成納米種子薄膜；其次，采用激光誘導技術(shù)在所述納米種子薄膜上劃出納米級痕跡，納米級痕跡區(qū)域誘導出納米種子陣列。

優(yōu)選地，所述納米級痕跡的線寬等于或大于納米種子的直徑，所述納米種子陣列所在區(qū)域的寬度等于所述納米級痕跡的線寬。

優(yōu)選地，所述步驟021中，其中至少有一列一維納米種子陣列的制備包括：

首先，在透明襯底上形成一層掩膜；

然后，對掩膜進行光刻和/或刻蝕形成一道納米級開口；

最后，在納米級開口所暴露的透明襯底上形成納米種子陣列。

優(yōu)選地，當掩膜的材料為光敏感性材料時，采用光刻工藝在掩膜上刻蝕出一道納米級開口；當掩膜的材料為無機材料時，采用光刻和刻蝕工藝或者僅采用各向異性刻蝕工藝來在掩膜上刻蝕出一道納米級開口。

優(yōu)選地，所述步驟022中，采用化學氣相沉積法、水溶液法、或電化學鍍法來生長納米線。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池，其從上到下依次設置有光透過層、透明電極層以及光轉(zhuǎn)換層，入射光依次經(jīng)光透過層和透明電極層，再進入光轉(zhuǎn)換層，光轉(zhuǎn)換層吸收了入射光之后進行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生電；光透射層具有上述的石墨烯基復合薄膜，其中，所述石墨烯薄膜的底部位于透明電極層上表面。

優(yōu)選地，所述透明電極層采用權(quán)利要求1所述的石墨烯基復合薄膜，在光透射層的石墨烯薄膜下表面接觸設置有透明襯底層，透明電極層的石墨烯薄膜緊貼透明襯底層下表面，透明電極層的石墨烯基復合薄膜中的納米薄膜位于其石墨烯薄膜的下表面。

優(yōu)選地，在所述光透過層上方設置有可伸縮柔性透明保護層，所述可伸縮柔性透明保護層與所述光透過層之間具有空隙，來避免所述可伸縮柔性透明保護層與所述光透過層相接觸；所述可伸縮柔性透明保護層的邊緣連接有絕緣支撐結(jié)構(gòu)，絕緣支撐結(jié)構(gòu)的底部環(huán)繞設置于相應的所述光透過層的邊緣，從而支撐可伸縮柔性透明保護層；所述可伸縮柔性透明保護層通過伸展或卷曲來實現(xiàn)對所述光透過層的遮蔽或暴露。

優(yōu)選地，卷曲的狀態(tài)包括從內(nèi)到外一圈一圈的卷起來而形成一個卷。

優(yōu)選地，所述可伸縮柔性透明保護層具有兩層，第一層為親水性透明層，用于在光照強度低于所設定的光照強度閾值時保護光透過層，從而減少可伸縮柔性透明保護層和光透過層上的有機污染物；第二層為疏水性透明層，用于在環(huán)境濕度超過所設定的濕度閾值時保護光透過層，從而抑制水分進入所述光透過層和進入太陽能薄膜電池內(nèi)；親水性透明層和疏水性透明層的邊緣之間連接有另一個絕緣支撐結(jié)構(gòu)，用于隔離和支撐兩層透明層。

優(yōu)選地，所述的絕緣支撐結(jié)構(gòu)包括上絕緣支撐結(jié)構(gòu)和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)；所述上絕緣支撐結(jié)構(gòu)位于所述下絕緣支撐結(jié)構(gòu)的頂部，且所述上絕緣支撐結(jié)構(gòu)的寬度小于所述下絕緣支撐結(jié)構(gòu)的寬度，使得下絕緣支撐結(jié)構(gòu)位于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的部分暴露出來而用于支撐位于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)上的一層可伸縮柔性透明保護層；上絕緣支撐結(jié)構(gòu)的頂部用于支撐位于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)上的一層可伸縮柔性透明保護層。

優(yōu)選地，還具有控制器、第一轉(zhuǎn)換器、第二轉(zhuǎn)換器和判斷器，控制器與判斷器相電連，判斷器與轉(zhuǎn)換器相電連；光透過層的石墨烯基復合薄膜包括：光探測區(qū)域，用于探測照射到太陽能電池上光照強度；以及濕度探測區(qū)域，用于探測太陽能電池周圍的濕度；

光探測區(qū)域與第一轉(zhuǎn)換器相電連，用于探測周圍環(huán)境的光照強度并產(chǎn)生電信號發(fā)送給第一轉(zhuǎn)換器，第一轉(zhuǎn)換器將該電信號轉(zhuǎn)換為光照強度數(shù)據(jù)發(fā)送給判斷器，判斷器判斷該光照強度數(shù)據(jù)是否高于所設定的光照強度閾值；若為是，則判斷器發(fā)送收縮信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層執(zhí)行卷曲動作；若為否，則判斷器發(fā)送伸展信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層執(zhí)行伸展動作；

濕度探測區(qū)域與第二轉(zhuǎn)換器相電連，用于探測周圍環(huán)境的濕度并產(chǎn)生電信號發(fā)送給第二轉(zhuǎn)換器，第二轉(zhuǎn)換器將該電信號轉(zhuǎn)換為濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給判斷器，判斷器判斷該濕度數(shù)據(jù)是否高于所設定的濕度閾值；若為否，則判斷器發(fā)送收縮信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層執(zhí)行卷曲動作；若為是，則判斷器發(fā)送伸展信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層執(zhí)行伸展動作。

優(yōu)選地，所述光照強度閾值在所設定的光照強度范圍內(nèi)，所述濕度閾值在所設定的濕度范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述親水性透明層和所述疏水性透明層默認狀態(tài)為卷曲狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述親水性透明層為單層原子層的石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述疏水性透明層為兩層或三層原子層的石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述光轉(zhuǎn)換層為染料敏化層，在光轉(zhuǎn)換層底部還具有底部電極層。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種上述的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池的制備方法，其包括：

步驟0001：制備一光轉(zhuǎn)換層；

步驟0002：在光轉(zhuǎn)換層上形成透明電極層；

步驟0003：在透明電極層上形成光透過層。

優(yōu)選地，所述步驟0003之后，還包括：在光透過層的邊緣區(qū)域形成絕緣支撐結(jié)構(gòu)；然后，將可伸縮柔性透明保護層的邊緣底部相對應地鍵合在所述絕緣支撐結(jié)構(gòu)表面，從而使可伸縮柔性透明保護層的邊緣連接于絕緣支撐結(jié)構(gòu)上。

本發(fā)明的石墨烯基復合薄膜及太陽能薄膜電池，在石墨烯薄膜上垂直生長出連續(xù)光催化納米薄膜，將該復合薄膜作為光透過層時，石墨烯薄膜的高透過率確保了該復合薄膜作為光透過層的較高的光透過率，利用光催化納米薄膜來實現(xiàn)自清潔功能；進一步的，采用該石墨烯基復合薄膜作為電極層，利用石墨烯薄膜的快速載流子遷移率來提高導電速率，減少電池在光電轉(zhuǎn)換時的損耗，利用垂直于石墨烯薄膜的納米薄膜作為染料遷移通道，提高染料遷移速率，進而提高發(fā)電效率。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明的實施例一的太陽能薄膜電池的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖1b為本發(fā)明的實施例一的呈圓形的太陽能薄膜電池的俯視結(jié)構(gòu)示意圖

圖1c為本發(fā)明的實施例一的呈長方形的太陽能薄膜電池的俯視結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的實施例一的可伸縮柔性透明保護層呈卷曲時的示意圖

圖3為本發(fā)明的實施例一的太陽能電池的各個結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖

圖4為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在白天且晴天時的狀態(tài)示意圖

圖5為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在白天且雨天時的狀態(tài)示意圖

圖6為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在夜晚且晴天時的狀態(tài)示意圖

圖7為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在夜晚且雨天時的狀態(tài)示意圖

圖8為本發(fā)明的實施例一的石墨烯基復合薄膜的俯視結(jié)構(gòu)示意圖

圖9為本發(fā)明的實施例一的石墨烯基復合薄膜的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖10為本發(fā)明的實施例二的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池的制備方法的流程示意圖

圖11-15為本發(fā)明的實施例二的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池的制備方法的各制備步驟示意圖

圖16-19為本發(fā)明的實施例二的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)的制備制備過程的各步驟示意圖

圖20為本發(fā)明的實施例二的石墨烯基復合薄膜的制備方法的流程示意圖

圖21-23為本發(fā)明的實施例二的石墨烯基復合薄膜的制備方法的各步驟示意圖

圖24-26為本發(fā)明的實施例二的納米薄膜生長過程的各步驟示意圖

圖27-28為本發(fā)明的實施例二的一維納米線陣列的制備過程的各步驟示意圖

圖29-31為本發(fā)明的實施例二的一維納米線陣列的制備過程的各步驟示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

實施例一

以下結(jié)合附圖1-9和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1a，本實施例的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池，為染料敏化太陽能薄膜電池，其包括：從上到下依次設置有光透過層G03、透明電極層G02以及光轉(zhuǎn)換層G01，這里，在光轉(zhuǎn)換層G01底部還具有底部電極層G04；入射光依次經(jīng)光透過層G03和透明電極層G02，再進入光轉(zhuǎn)換層G01，光轉(zhuǎn)換層G01吸收了入射光之后進行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生電；光透過層G03為石墨烯基復合薄膜，如圖1a所示，本實施例的光透過層G03的石墨烯基復合薄膜包括：石墨烯薄膜D031；垂直生長于石墨烯薄膜D031上的納米薄膜D032(虛線框內(nèi)所示)；本實施例中石墨烯薄膜D031上具有多列納米薄膜D032。納米薄膜D032的平面與石墨烯薄膜D031垂直。請繼續(xù)參閱圖1a，石墨烯薄膜D031的底部位于透明電極層G02上表面。光轉(zhuǎn)換層G01可以為染料敏化層，自清潔太陽能薄膜電池還具有另一個電極層，來為染料在兩個電極層之間的轉(zhuǎn)換和遷移提供通道，如圖1a中箭頭所示為染料遷移方向，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。這里采用石墨烯基復合薄膜，利用了其高的光透過率以及光催化半導體材料可以催化有機物來實現(xiàn)太陽能電池的自清潔功能。并且，光透過層G03中，納米薄膜D032垂直于石墨烯薄膜D031生長，并且多個納米薄膜D032之間也存在一定的間距，還可以通過設置多個納米薄膜D032之間的間距在一個合適范圍來達到最優(yōu)的光催化效率和光透過率，例如，光透過層G03中的石墨烯薄膜D031上具有多個呈陣列排布的納米薄膜D032，并且光透過層G03中的納米薄膜D032之間的間距大于10nm，從而不會像傳統(tǒng)的納米薄膜覆蓋于石墨烯薄膜上(相互平行)而導致石墨烯薄膜的光透過率大大降低問題出現(xiàn)，因而，不會影響到太陽能電池的整體光透過率和光轉(zhuǎn)換效率。較佳的，納米薄膜D032具有多個微鏤空結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成納米網(wǎng)，來有效的提高光催化效率和自清潔能力。

本實施例中，透明電極層G02也采用石墨烯基復合薄膜；具體的，在光透射層G03的石墨烯薄膜D031下表面接觸設置有透明襯底層D023，透明電極層G02的石墨烯薄膜D021緊貼透明襯底層D023下表面，透明電極層G02的石墨烯基復合薄膜中的納米薄膜D022位于其石墨烯薄膜D021的下表面。這里，透明電極層G02采用石墨烯基復合薄膜，利用石墨烯薄膜的優(yōu)秀的導電性來提高導電率降低損耗，并且垂直于石墨烯薄膜D021的納米薄膜D022插入光轉(zhuǎn)換層G01中可以為染料的遷移提供通道，提高遷移率和轉(zhuǎn)換效率，進一步的，納米薄膜D022具有多個微鏤空結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成納米網(wǎng)，來提高對染料的捕獲能力，進一步提高發(fā)電效率。這里，透明電極層G02中，納米薄膜D022的密度也應當考慮到光透過率的問題，納米薄膜D022之間的間距可以設置的稍微大一些，較佳的，透明電極層G02中的納米薄膜D022之間的間距大于10nm。

本實施例中，請繼續(xù)參閱圖1a，在光透過層G03上方還設置有可伸縮柔性透明保護層C1、C2，可伸縮柔性透明保護層C1、C2與光透過層G03之間具有空隙，來避免可伸縮柔性透明保護層C1、C2與光透過層G03相接觸；可伸縮柔性透明保護層C1的邊緣連接有下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1，這里的下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的材料為絕緣材料，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的底部環(huán)繞設置于相應的光透過層G03的邊緣，從而支撐可伸縮柔性透明保護層C1；可伸縮柔性透明保護層C1、C2通過伸展或卷曲來實現(xiàn)對光透過層G03的遮蔽或暴露。這里卷曲可以包括從內(nèi)到外一圈一圈的卷起來而形成一個卷，如圖2所示。當伸展時，從卷的狀態(tài)向外伸展呈平面。關(guān)于卷曲或伸展動作的執(zhí)行需用到的作用力包括外界給以的電場力或靜電力，例如，默認狀態(tài)呈卷曲，利用記憶技術(shù)例如應力記憶使可伸縮柔性透明保護層C1、C2具有卷曲的常態(tài)，當需要可伸縮柔性透明保護層C1、C2伸展時，可以向可伸縮柔性透明保護層C1、C2施加電場，使可伸縮柔性透明保護層C1、C2表面產(chǎn)生相同電荷，由于卷曲，使得可伸縮柔性透明保護層C1、C2具有卷曲的相鄰表面，根據(jù)同性相斥原理，卷曲的相鄰表面之間相互排斥，使得可伸縮柔性透明保護層C1、C2逐漸伸展開來。

具體的，請繼續(xù)參閱圖1a，可伸縮柔性透明保護層C1、C2具有兩層，第一層為親水性透明層C1，用于在光照強度低于所設定的光照強度閾值時保護光透過層，從而減少自身的有機污染物以及光透過層G03的有機污染物；第二層為疏水性透明層C2，用于在環(huán)境濕度超過所設定的濕度閾值時保護光透過層G03，從而抑制水分進入光透過層G03和進入太陽能薄膜電池內(nèi)。需要說明的是，本發(fā)明對親水透明層C1和疏水透明層C2的在豎直方向上的順序不作限制，例如，親水透明層C1可以位于疏水透明層C2之上，也可以位于疏水透明層C2之下。這里，光照強度閾值可以在所設定的光照強度范圍內(nèi)，濕度閾值可以在所設定的濕度范圍內(nèi)。

本實施例中，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1上還設置有上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1可以是一體成型，也可以是兩次成型，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的寬度小于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的寬度，使得下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1位于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2內(nèi)側(cè)的部分暴露出來而用于支撐位于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1上的親水透明層C1；上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的頂部用于支撐位于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上的疏水透明層C2，從而使得兩層透明層C1、C2分別位于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1和上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的頂部和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的頂部具有一定的間距，用于隔離兩層透明保護層C1、C2，并且留有足夠的空間空下層的透明保護層C1進行卷曲或伸展；上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1環(huán)繞光透過層G03的邊緣設置。本實施例中，親水透明層C1可以為單層原子層的石墨烯薄膜，疏水透明層C2可以為兩層或三層原子層的石墨烯薄膜。本實施例中，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的寬度大于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的寬度，使得上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上的疏水透明層C2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的親水透明層C1分別執(zhí)行卷曲或伸展動作時不互相干擾。

本實施例中，當太陽能薄膜電池為圓形時，請結(jié)合圖1a和圖1b，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2從A側(cè)到B側(cè)逐漸變窄，但高度不變；下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1從A側(cè)到B側(cè)寬度不變或者逐漸變寬，但高度不變；當然，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的高度也可以是逐漸變高或變矮，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的高度也可以是逐漸變高或變矮，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1逐漸變高或逐漸變矮的趨勢可以相一致或相反；這樣，透明保護層C1、C2在卷曲或伸展時，可以不僅可以得到有力支撐，還會因上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的這種漸變寬度而節(jié)約所占用的光透過層G03上方空間，并且上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1漸變寬度相互配合，從而使得上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上的疏水透明層C2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的親水透明層C1分別執(zhí)行卷曲或伸展動作時不互相干擾。同時，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上的疏水透明層C2的一端固定鍵合于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1最寬的區(qū)域(A側(cè)虛線框)，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1上的親水透明層C1的一端固定鍵合于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1最寬的區(qū)域(B側(cè)虛線框)。較佳的，圓形的太陽能薄膜電池在上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2固定鍵合疏水透明層C2的一端A側(cè)虛線框和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1固定鍵合親水透明層C1(B側(cè)虛線框)的一端設置為直線平面而非圓弧面，如圖1b中虛線框所示，虛線框還可以表示固定鍵合的部位設置成直線平面。

本實施例中，當太陽能薄膜電池為長方形時，相應的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1俯視圖形為長方形，請結(jié)合圖1a和圖1c，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2從C側(cè)到D側(cè)逐漸變窄，但高度不變；下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1從C側(cè)到D側(cè)寬度不變或逐漸變寬，但高度不變；當然，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的高度也可以是逐漸變高或變矮，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的高度也可以是逐漸變高或變矮，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1逐漸變高或逐漸變矮的趨勢可以相一致或相反；同時，上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2上的疏水透明層C2的一端固定鍵合于上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2最寬的一側(cè)(C側(cè)虛線框所示)，下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1上的親水透明層C1的一端固定鍵合于下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1最寬的一側(cè)(D側(cè)虛線框所示)。

還需要說明的是，本發(fā)明的太陽能薄膜電池的整體結(jié)構(gòu)還可以為正方形、橢圓形等其它結(jié)構(gòu)。

請參閱圖3，本實施例的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池還具有控制器、第一轉(zhuǎn)換器、第二轉(zhuǎn)換器和判斷器，控制器與判斷器相電連，判斷器與轉(zhuǎn)換器相電連；光透過層的石墨烯基復合薄膜包括：光探測區(qū)域，用于探測照射到太陽能電池上光照強度；以及濕度探測區(qū)域，用于探測太陽能電池周圍的濕度；

光探測區(qū)域與第一轉(zhuǎn)換器相電連，用于探測周圍環(huán)境的光照強度并產(chǎn)生電信號發(fā)送給第一轉(zhuǎn)換器，第一轉(zhuǎn)換器將該電信號轉(zhuǎn)換為光照強度數(shù)據(jù)發(fā)送給判斷器，判斷器判斷該光照強度數(shù)據(jù)是否高于所設定的光照強度閾值；若為是，則判斷器發(fā)送收縮信號給控制器，控制器控制可伸縮柔性透明保護層的親水透明層執(zhí)行卷曲動作；若為否，則判斷器發(fā)送伸展信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層的親水透明層執(zhí)行伸展動作；

濕度探測區(qū)域與第二轉(zhuǎn)換器相電連，用于探測周圍環(huán)境的濕度并產(chǎn)生電信號發(fā)送給第二轉(zhuǎn)換器，第二轉(zhuǎn)換器將該電信號轉(zhuǎn)換為濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給判斷器，判斷器判斷該濕度數(shù)據(jù)是否高于所設定的濕度閾值；若為否，則判斷器發(fā)送收縮信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層的疏水透明層執(zhí)行卷曲動作；若為是，則判斷器發(fā)送伸展信號給控制器，控制器控制所述可伸縮柔性透明保護層的疏水透明層執(zhí)行伸展動作。

此外，整個石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池中，光透過層G03、透明電極層G02均采用石墨烯薄膜的另一個明顯優(yōu)勢就是：由于石墨烯薄膜良好的導熱性，能夠及時散熱，避免自清潔太陽能薄膜電池的各個層次結(jié)構(gòu)之間由于熱作用產(chǎn)生膨脹或收縮引起變形的問題，從而提高了太陽能電池的使用壽命和長久保持良好的性能。同時，當本實施例的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池能夠應用于需要透光的場合，例如，應用于窗戶上、應用于電腦或手機屏幕上等，當然也可以應用于不需要透光的場合。當光轉(zhuǎn)換層也采用柔性材料時，本實施例的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池將能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲來適應具有特定形狀的場合，使得本實施例的太陽能薄膜電池應用更加靈活。

本實施例中，親水性透明層C2和疏水性透明層C1默認狀態(tài)為卷曲狀態(tài)；光照強度閾值的設置可以根據(jù)一天24小時所經(jīng)歷的白天的光照和夜晚的光照統(tǒng)計出一個合適的范圍，這里，白天即是有太陽光照時，太陽能電池是可以收集太陽光的，此時，不遮擋光透過層；夜晚即是沒有太陽光照射時，太陽能電池不能夠手機太陽光，此時，如果長時間暴露光透過層會造成污染，可以采用親水透明層伸展開來，遮擋住光透過層，從而降低光透過層的污染，并且由于采用親水透明層，有機污染物是不容易附著于親水透明層表面的，進一步降低了親水透明層的污染；濕度閾值的設置應當是太陽能電池所能接受的濕度的最大極限，但是為了更為安全考慮，可以將濕度閾值設置得極低，當下雨時，此時所探測到的濕度遠遠超出濕度閾值，因此，當下雨時，需要利用疏水透明層將光透過層遮擋起來；當晴天時，將疏水透明層收起來，不遮擋光透過層，避免過多層次來影響太陽光的透過。需要說明的是，這里的光照強度除了利用太陽光之外，還可以利用燈光，例如日光燈等來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。

以下參閱圖4～7來描述親水透明層和疏水透明層的伸展或卷曲狀態(tài)隨環(huán)境的變化，且以下以親水透明層位于疏水透明層下方為例進行描述。

請參閱圖4，圖4為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在白天且晴天時的狀態(tài)示意圖，此時，親水透明層C1和疏水透明層C2均成卷曲狀態(tài)，從而使得太陽光能夠直接入射到光透過層G03，避免太陽光的消耗；

請參閱圖5，圖5為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在白天且雨天時的狀態(tài)示意圖，此時，親水透明層C1呈卷曲狀態(tài)，疏水透明層C2呈伸展狀態(tài)，從而使的水分不能夠進入光透過層G03，實現(xiàn)對光透過層G03的保護，并且，只用一層透明層C2遮擋，相對于兩層透明層C1、C2可以降低對太陽光的消耗，雖然雨天太陽光較弱，但是依然可以利用。

請參閱圖6，圖6為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在夜晚且晴天時的狀態(tài)示意圖，此時，親水透明層C1呈伸展狀態(tài)，疏水透明層C2呈卷曲狀態(tài)，親水透明層C1遮擋光透過層，使得太陽能電池在不工作時對光透過層G03進行自清潔保護。

請參閱圖7，圖7為本發(fā)明的實施例一的親水透明層和疏水透明層在夜晚且雨天時的狀態(tài)示意圖，此時，親水透明層C1呈伸展狀態(tài)，疏水透明層C2呈伸展狀態(tài)，疏水透明層C2能夠排除雨水進入光透過層G03，親水透明層C1還可以進一步進行自清潔保護。

需要說明的是，本實施例中的親水透明層C1、疏水透明層C2的隨白天、夜晚、晴天和雨天的各種狀態(tài)只是示例，其它合理狀態(tài)設置依然在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)；同時，本發(fā)明的太陽能電池對光的利用不限于太陽光，還可以利用其它形式的光能，當然，配合各種場合和環(huán)境，親水透明層、疏水透明層可以表現(xiàn)出不同的配合狀態(tài)，各種變換均在本發(fā)明的思想之內(nèi)。

接下來，具體描述本實施例的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池中光透過層G03中的以及透明電極層G02的石墨烯基復合薄膜的結(jié)構(gòu)，本實施例中，光透過層G03中的以及透明電極層G02的石墨烯基復合薄膜的結(jié)構(gòu)相同。請參閱圖8和圖9，本實施例的石墨烯基復合薄膜包括：一石墨烯薄膜101；垂直生長于石墨烯薄膜101上的納米薄膜(虛線框內(nèi)所示)；本實施例的附圖8和9中僅示出了石墨烯薄膜101上的兩列納米線陣列，然則本實施例的石墨烯薄膜101上具有多列納米線陣列，附圖8和9只是用于說明，但這不用于限制本發(fā)明的保護范圍。納米薄膜(虛線框內(nèi)所示)的平面與透明襯底101垂直；納米薄膜具有多個微鏤空結(jié)構(gòu)103，從而形成納米網(wǎng)，且納米薄膜的底部與石墨烯薄膜101通過化學鍵相鍵合；納米薄膜的材料為半導體光催化材料。本實施例中，微鏤空結(jié)構(gòu)103呈交替相錯的陣列排布，微鏤空結(jié)構(gòu)103可以位于構(gòu)成納米薄膜的納米線102的側(cè)壁相接觸處，也可以位于納米線102上。這里的納米薄膜是由納米線102垂直于石墨烯薄膜101生長且相鄰納米線102的側(cè)面相接觸形成納米薄膜，可以再進一步經(jīng)納米薄膜刻蝕形成微鏤空區(qū)域103。同時，相接觸的納米線102之間通過化學鍵相鍵合，由于相鄰納米線102的側(cè)面生長過程中相接觸而會導致在相鄰納米線102界面處一定程度的繼續(xù)生長，從而這些相接觸的納米線102之間由于有這些化學鍵的結(jié)合而較為牢固，從而構(gòu)成一張納米薄膜。這里，納米線102的直徑即為納米薄膜的厚度，可以通過控制生長工藝比如時間、溫度等來控制相鄰納米線102相接觸時的直徑，從而形成所需厚度的納米薄膜；同時還可以通過控制生長工藝來控制納米薄膜的高度，從而得到較薄且較矮的納米薄膜，以提高納米薄膜的比表面積和光催化活性，同時還可以避免納米薄膜過厚或者過高降低整個石墨烯基復合薄膜的透明度。較佳的，納米薄膜的厚度不大于10nm，例如為5-7nm。較佳的，本實施例的石墨烯薄膜101為單層石墨烯薄膜。

本實施例中，由于納米薄膜需要具有光催化性能才能夠?qū)崿F(xiàn)光催化能力，因此，納米薄膜的材料為半導體光催化材料。較佳的，光催化材料為寬帶隙光催化材料。相應的，納米線102也可以為寬帶隙半導體納米線，例如，鈦合金納米線或鋅合金納米線，而且，這兩種合金材料的成本較低，更加有利于大規(guī)模化生產(chǎn)。其中，鈦合金納米線可以選擇為二氧化鈦納米線，鋅合金納米線可以選擇為氧化鋅納米線；二氧化鈦納米線的晶型可以為鈣鈦礦型或金紅石型，氧化鋅納米線的晶型為六面體結(jié)構(gòu)。

需要說明的是，納米線側(cè)壁相接觸時，納米線側(cè)壁之間發(fā)生融合，例如，若納米線為二氧化鈦材料，則相鄰納米線側(cè)壁之間發(fā)生融合。

本實施例中，微鏤空結(jié)構(gòu)103可以為納米級微孔，較佳的，納米級微孔可以不大于10nm，優(yōu)選地，不大于5nm；較佳的，相鄰的微鏤空結(jié)構(gòu)103之間的間距不大于10nm。微鏤空結(jié)構(gòu)103的設置，不僅增加了納米網(wǎng)的比表面積，還提高了納米網(wǎng)的吸附效率，同時，微鏤空結(jié)構(gòu)103所形成的納米網(wǎng)從另一種角度來講，相當于在納米網(wǎng)是多個更小的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，從而進一步增加了納米網(wǎng)的光催化效果。需要說明的是，本發(fā)明的微鏤空結(jié)構(gòu)不限于本實施例的納米級微孔，形狀不限于圓形，還可以為其它形狀，比如：正多邊形、不規(guī)則圖形等均可，本發(fā)明對此不作限制。

進一步的，為了不影響整個石墨烯基復合薄膜的光透過率，多個納米薄膜呈陣列排布，且相鄰納米薄膜之間的間距應稍微大些，較佳的，相鄰納米薄膜之間的間距大于10nm。

此外，納米網(wǎng)還可以用于過濾、氣體探測。當微鏤空結(jié)構(gòu)103為納米級微孔，特別是相鄰的微鏤空結(jié)構(gòu)103之間的間距不大于10nm時，還可以用于較大分子的過濾。

實施例二

以下結(jié)合附圖10-27和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖10，本實施例二中，對上述實施例一的石墨烯基自清潔太陽能薄膜電池的制備方法，包括：

步驟0001：請參閱圖11，制備一光轉(zhuǎn)換層G01；

具體的，步驟0001具體包括：提供一基底SUB；在基底SUB上制備底部電極層G04和光轉(zhuǎn)換層G01；光轉(zhuǎn)換層G01可以為染料敏化光轉(zhuǎn)換有機層。

步驟0002：請參閱圖12，在光轉(zhuǎn)換層G01上形成透明電極層G02；

步驟0003：請參閱圖13，在透明電極層G02上形成光透過層G03。

本實施例中，在步驟0003之后還包括步驟0004：請參閱圖14，在光透過層G03的邊緣區(qū)域形成絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1、Z2；然后，將可伸縮柔性透明保護層C1、C2的邊緣底部相對應地鍵合在絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1、Z2表面，從而使可伸縮柔性透明保護層C1、C2的邊緣分別連接于絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1、Z2上。這里的絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1、Z2可以為絕緣層，可伸縮柔性透明保護層C1、C2可以為石墨烯薄膜。

需要說明的是，這里，關(guān)于上述實施例一的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的制備可以包括：首先，沉積絕緣層，再采用但不限于光刻和刻蝕工藝來刻蝕出上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的圖案，例如，可以先刻蝕出一定深度的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的圖案，再刻蝕出下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的圖案；或者：先沉積第一層絕緣層，然后采用但不限于光刻和刻蝕工藝在第一層絕緣層中刻蝕出下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的圖案；再涂覆光刻膠，并經(jīng)光刻在光刻膠中形成上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的圖案區(qū)域，然后沉積第二層絕緣層于光刻膠的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的圖案區(qū)域中，然后去除剩余的光刻膠，從而得到上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2。此外，考慮到沉積和刻蝕工藝對光透過層G03的損傷，可以采用將絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1、Z2鍵合在光透過層G03邊緣區(qū)域的工藝，其具體包括：首先，請參閱圖16，在一襯底J01上沉積絕緣層J02，然后，請查閱圖17，在絕緣層J02中經(jīng)光刻和刻蝕從而制備出倒置的上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1；再請參閱圖18，將該襯底J01倒置過來，從而將上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2和下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1倒置過來；并且采用鍵合工藝，使下絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z1的底部與光透過層G03的邊緣區(qū)域相鍵合；最后，請參閱圖19，將襯底J01剝離掉，例如，襯底J01采用易溶的有機材料，可以采用相應的藥液將襯底J01腐蝕掉；或者，采用化學藥液使基底SUB與上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2相接觸的界面剝離。如果這里所采用的襯底J01和步驟0001中所采用的基底SUB材料相同，可以采用相同藥液腐蝕掉或采用相同藥液破壞基底SUB與底部電極層G04的鍵合、以及破壞襯底J01與上絕緣支撐結(jié)構(gòu)Z2的鍵合，從而將二者一起剝離掉。

之后還包括步驟0005：請參閱圖15，將完成步驟0004的結(jié)構(gòu)與基底SUB分離開來。關(guān)于本實施例二的石墨烯基自清潔太陽能電池的詳細描述可以參見實施例一，這里不再贅述。

接下來，對制備實施例一的石墨烯基復合薄膜的方法做進一步詳細說明。

請參閱圖20，本實施例二中以石墨烯薄膜上兩列納米線陣列為例進行說明，但這不用于限制本發(fā)明的保護范圍。本實施例中，上述實施例一的石墨烯基復合薄膜的制備方法包括：

步驟01：請參閱圖21，提供一石墨烯薄膜101；這里，較佳的，該石墨烯薄膜為單層石墨烯薄膜，關(guān)于單層石墨烯薄膜的制備可以采用化學氣象沉積法、高溫分解法等來制備，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。

步驟02：請參閱圖22，在石墨烯薄膜101上生長納米薄膜(虛線框內(nèi)所示)；所生長的納米薄膜所在平面垂直于石墨烯薄膜101，納米薄膜的底部與石墨烯薄膜101通過化學鍵相鍵合；化學鍵為納米薄膜材料成分中的原子與石墨烯薄膜101的材料成分的原子之間的鍵合，例如，納米薄膜的材料為二氧化鈦，則二氧化鈦的鈦原子和/或或氧原子與石墨烯薄膜101的碳原子相鍵合得到Ti-C鍵和/或C-O鍵。

本實施例中，步驟02之后，還可以包括：

步驟03：請參閱圖23，在納米薄膜(虛線框內(nèi)所示)上刻蝕出多個微鏤空結(jié)構(gòu)103。這里，可以采用等離子體刻蝕技術(shù)或激光蝕刻來刻蝕出微鏤空結(jié)構(gòu)103。

具體的，本實施例中，以下以一層納米薄膜的生長為例來說明步驟02中納米薄膜的生長過程，其包括：

步驟021，請參閱圖24，在石墨烯薄膜101上制備一維納米種子陣列201；例如，鈦酸種子溶液或醋酸鋅種子溶液，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。

步驟022，請參閱圖25，以納米種子陣列201為基，每顆納米種子曲向生長出納米線202，從而形成納米線陣列；這里，可以采用化學氣相沉積法、水溶液法、或電化學鍍法來生長納米線202。例如，采用水熱法來制備二氧化鈦納米線，溶液濃度為0.04M前驅(qū)體溶液置于反應釜中，在100～150℃的溫度下，恒溫生長01～0.5小時，最后可得到直徑小于10nm的二氧化鈦納米線。再例如，采用水熱法來制備氧化鋅納米線，溶液濃度為0.05M前驅(qū)體溶液置于反應釜中，在90～140℃的溫度下，恒溫生長01～0.5小時，最后可得到直徑小于10nm的氧化鋅納米線。關(guān)于納米線的制備也是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。

步驟023，請參閱圖26，相鄰納米線的側(cè)面相互接觸，從而形成垂直于石墨烯薄膜的納米薄膜。步驟023中的納米線203的直徑均大于步驟022中的納米線202的直徑，步驟023中的納米線203的長度均大于步驟022中的納米線202的長度，例如，再繼續(xù)上述生長條件不變，延長生長時間0.1～0.5小時，使得納米線橫向生長接觸，從而形成所需的二氧化鈦納米薄膜或氧化鋅納米薄膜。納米線的生長工藝可以采用常規(guī)方法，例如，可以通過其它條件不變，延長生長時間，或者通過兩步不同的生長溫度或前驅(qū)體濃度來實現(xiàn)納米線的縱向生長和橫向生長。

這里，實現(xiàn)納米線側(cè)壁相互接觸時納米線直徑的可控可以采取如下方式：

首先，可以通過大量的實驗得到其它條件不變時，在前驅(qū)體溶液濃度不變條件下納米線縱向平均生長速率和橫向平均生長速率；以及在其它條件不變時，在前驅(qū)體溶液濃度不同如濃度M1或M2的條件下納米線縱向平均生長速率和橫向平均生長速率；同理，也可以得到不同溫度P1或P2條件下的納米線縱向平均生長速率和橫向平均生長速率。

然后，根據(jù)所求得的平均生長速率，在相應的生長環(huán)境條件下，設定納米線的目標直徑D和目標長度L；

接著，根據(jù)目標直徑D，在透明襯底上設置納米線的位置，納米線的位置也即是種子的位置；種子的理論間距也為D，在實際工藝中，會出現(xiàn)多個種子聚集情況，只要在D的范圍內(nèi)具有至少一個種子即可，這樣，如果形成一維連續(xù)納米種子膜即可實現(xiàn)；而且，也可以采用模板和刻蝕工藝相結(jié)合，具體的一維納米種子陣列的制備將在后續(xù)具體描述。

然后，關(guān)于步驟22和步驟23的生長時間以及直徑的計算可以采用如下過程：

一種方法是：設定將D/平均縱向生長速率得到所需時間t1，將L/平均橫向生長速率得到所需時間t2，考慮到所需納米線直徑是決定納米網(wǎng)厚度的主要因素，無論t1和t2的大小如何，所選擇的實際生長時間t應大于或等于時間t1；在納米線生長環(huán)境不變的前提下，實質(zhì)上步驟022和步驟023是一個連續(xù)的過程，只需設置納米線的總生長時間為t即可。

另一種方法是：可以在其它條件不變時，根據(jù)在前驅(qū)體溶液濃度不同的條件下納米線縱向平均生長速率和橫向平均生長速率，利用設定納米線的目標直徑D和目標長度L，分別選擇用于步驟022和步驟023的前驅(qū)體濃度，并計算相應的生長時間，此時，步驟022的前驅(qū)體溶液的濃度設為M1，生長時間設為T1；步驟023的前驅(qū)體溶液的濃度設為M2，則根據(jù)在濃度M1下的納米線縱向平均生長速率V1(可以由之前的大量實驗得到)，得到步驟022完成后納米線的直徑D1＝V1*T1；再將目標直徑D-D1，得到直徑差值D2，然后，根據(jù)在濃度M2下的納米線縱向平均生長速率V2(可以由之前的大量實驗得到)，得到步驟023所需的生長時間T2＝D2/V2。該情況下，較佳的，所選擇的前驅(qū)體溶液濃度M1＜M2，使得步驟023的橫向生長時間縮短。

再一種方法是：可以在其它條件不變時，根據(jù)在生長溫度不同的條件下納米線縱向平均生長速率和橫向平均生長速率，利用設定納米線的目標直徑D和目標長度L，分別選擇用于步驟022和步驟023的前驅(qū)體濃度，并計算相應的生長時間，此時，步驟022的生長溫度設為P1，生長時間設為T1；步驟023的生長溫度設為P2，則根據(jù)在生長溫度P1下的納米線縱向平均生長速率V1(可以由之前的大量實驗得到)，得到步驟022完成后納米線的直徑D1＝V1*T1；再將目標直徑D-D1，得到直徑差值D2，然后，根據(jù)在生長溫度P2下的納米線縱向平均生長速率V2(可以由之前的大量實驗得到)，得到步驟023所需的生長時間T2＝D2/V2。該情況下，較佳的，所選擇的生長溫度P1＜P2，使得步驟023的橫向生長時間縮短。

需要說明的是，關(guān)于種子層的制備、納米線的縱向生長和橫向生長的具體工藝均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的。

下面詳細描述其中一列一維納米種子陣列的制備過程。

本實施例中，其中至少有一列一維納米種子陣列的制備可以包括：

首先，請參閱圖27，在石墨烯薄膜上形成納米種子前驅(qū)體溶液，干燥后形成納米種子薄膜301；這里，各種納米種子前驅(qū)體因納米材料的不同而不同，例如，氧化鋅納米種子的前驅(qū)體溶液可以為醋酸鋅溶液，二氧化鈦納米種子的前驅(qū)體溶液可以為氯化鈦溶液等等，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。

其次，請參閱圖28，采用激光誘導技術(shù)在納米種子薄膜301上劃出納米級痕跡，納米級痕跡區(qū)域(圖28中虛線框所示)誘導出納米種子陣列302。這里，納米級痕跡的線寬可以等于或大于納米種子的直徑，納米種子陣列302所在區(qū)域的寬度等于納米級痕跡的線寬。較佳的，納米級痕跡的線寬不超過5nm，進一步的，納米級痕跡的線寬可以更小例如不超過1nm，從而使得生長出的納米種子的直徑不超過5nm甚至1nm，以及后續(xù)生長出的納米線的直徑不至于過大，甚至在5nm以下。需要說明的是，由于激光誘導的納米級痕跡是連續(xù)的且線寬超細，使得納米種子陣列中的種子間距和種子直徑均小于納米級痕跡的線寬。

此外，本實施例中，其中至少有一列一維納米種子陣列的制備還可以采用以下步驟：

首先，請參閱圖29，在石墨烯薄膜上形成一層掩膜401；

然后，請參閱圖30，對掩膜401進行光刻和/或刻蝕形成一道納米級開口402；這里，當掩膜401的材料為光敏感性材料時，可以采用光刻工藝在掩膜401上刻蝕出一道納米級開口402；當掩膜401的材料為無機材料時，可以采用光刻和刻蝕工藝或者僅采用各向異性刻蝕工藝來在掩膜401上刻蝕出一道納米級開口402。關(guān)于該納米級開口402的形成，采用現(xiàn)有光刻工藝已經(jīng)可以做到10nm，7nm以下包括7nm、5nm、3nm技術(shù)采用多次重復曝光和極紫外線光刻(EUV)技術(shù)是可以實現(xiàn)的。因此，本實施例的納米級開口402可以做到10nm以下的線寬，納米種子的直徑和間距以及所形成的納米線的直徑也是極微小的，本實施例的納米薄膜和納米網(wǎng)有望大規(guī)模的生產(chǎn)和應用。

最后，請參閱圖31，并結(jié)合圖30，在納米級開口402所暴露的石墨烯薄膜上形成納米種子陣列403。這里，可以采用物理氣相沉積法、溶膠凝膠法、噴涂法、電鍍法、磁控濺射法在納米級開口所暴露的石墨烯薄膜上形成納米種子陣列403；或者將種子溶液旋涂或滴在納米級開口402所暴露的石墨烯薄膜上后干燥形成納米種子陣列403。關(guān)于納米種子陣列403的形成可以采用常規(guī)工藝，針對不同的納米材料所采用不同的納米材料的前驅(qū)體溶液來制備，通常為旋涂法、滴注法將納米種子前驅(qū)體溶液形成于納米級開口中，經(jīng)惰性氣體例如氮氣吹干，形成納米種子前驅(qū)體膜，經(jīng)低溫加熱例如不高于100℃的溫度即可使得納米種子前驅(qū)體膜上結(jié)晶出納米種子陣列，這也是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。由于納米級開口402的線寬極細，使得納米種子的直徑和間距都較小，從而使得形成的納米線的直徑、納米薄膜的厚度以及納米網(wǎng)的厚度都在納米級例如在10nm以下，從而得到了尺寸極小的納米網(wǎng)，具有較高的比表面積，還抑制了現(xiàn)有的極細的納米顆粒團聚和波粒二象性問題，因此，本實施例的石墨烯基復合薄膜具有較高的光催化效率和良好的透明度，可以應用于所有需要透明材質(zhì)的領(lǐng)域，例如窗戶、屏幕、透明玻璃上，當然這些透明的材質(zhì)可以作為石墨烯基復合薄膜的透明襯底，不僅可以透光應用于光伏領(lǐng)域，還可以作為分子篩進行分子級的過濾、殺菌、消除有害氣體，還可以進行氣體探測應用于氣敏傳感器中，以及應用于醫(yī)療、生物領(lǐng)域等。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權(quán)利要求書所述為準。