[發(fā)明專利]一種石墨烯/AlGaAs/GaAs/GaInAs多異質結太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811454930.9
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109728119B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 林時勝;姚天易
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/0725;H01L31/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種石墨烯/Al_xGa_1?xAs/GaAs/Ga_yIn_1?yAs多異質結太陽能電池及其制備方法，該太陽能電池自下而上依次為：背面電極、PET襯底、石墨烯/Ga_yIn_1?yAs、石墨烯/GaAs、石墨烯/Al_xGa_1?xAs、正面電極。本發(fā)明利用石墨烯/Ga_yIn_1?yAs、石墨烯/GaAs、石墨烯/Al_xGa_1?xAs的帯隙不同，可針對不同頻率的太陽光分別吸收，顯著提高太陽能電池的光電轉換效率；且制備時不需要考慮晶格匹配問題，解除了多結太陽能電池選材的限制，多結太陽能電池中的各個異質結可以“搭積木”一樣累疊在一起，實現異質結與異質結之間的自由疊加；此外，異質結的加入可以形成更高的開路電壓。本發(fā)明的多異質結太陽能電池具有轉化效率高、工藝簡單、便于推廣的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池及其制造方法，尤其涉及一種石墨烯/AlGaAs/GaAs/GaInAs(即石墨烯/Al_xGa_1-xAs/GaAs/Ga_yIn_1-yAs)多異質結太陽能電池及其制備方法，屬于新型太陽能電池技術領域。

背景技術

幾十年來，隨著人類數量的膨脹、社會經濟的發(fā)展，能源需求日益增多。人們在不斷努力維持巨大能源消耗的同時，也在嘗試最大限度地降低地球資源成本。這時候，越來越多的科學家把目光投向了可再生的太陽能。可以說，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的二次清潔能源，它總量大、無污染，是解決當今能源問題的最有效途徑之一。在對太陽能的利用中，大陽能光電是近些年來發(fā)展最快、最具活力的研究領域，也是其中最受矚目的項目之一。目前，晶體硅太陽能電池占據市場80％以上的份額。但與常規(guī)發(fā)電相比，太陽能電池發(fā)電具有轉換效率低、發(fā)電成本高的劣勢，限制了其進一步的發(fā)展。

將太陽能直接轉換為電能的太陽能電池是支持人類為可持續(xù)發(fā)展最有前途的方式之一。因此，高效的太陽能電池是全世界數十年來科學家們關注的焦點。除了廣泛使用的傳統(tǒng)半導體PN結太陽能電池之外，基于貴金屬納米顆粒，碳材料，鈣鈦礦材料和有機材料的結構是高性能太陽能電池的有力候選。作為碳材料的基本成員，只有一個單層碳原子的石墨烯在科學界的廣泛關注，其中具有極高的電子遷移率，高度可調的導電性，微尺度彈道傳輸，異常的量子霍爾效應，2.3％的可見光吸收率和高機械強度等優(yōu)異的電學，光學和物理性能，所有這些特性使石墨烯成為人類發(fā)展材料中明確的“異類”。其中石墨烯在太陽能電池領域的應用研究已有顯著成效。目前，有研究者發(fā)現利用石墨烯作為柵電極可以調控底層石墨烯的費米能級，在電場的調控下，電池的光電轉換效率已經達到18.5％，預計可以超過30％，遠超目前商用硅基太陽能電池，預示著未來商業(yè)化的前景。