[發明專利]一種GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811525715.3
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109768111A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 張曙光;林永鑫;李國強;溫雷
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/07
• 分類號: H01L31/07;H01L31/0336;H01L31/18;B82Y10/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種GaAs納米柱?石墨烯肖特基結太陽能電池，由下至上依次包括背電極、GaAs片、GaAs納米柱、石墨烯層、正電極。所述GaAs納米柱高度為500?3000nm,直徑為15～100nm。本發明還公開了一種GaAs納米柱?石墨烯肖特基結太陽能電池的制備方法。本發明通過生長納米柱，增大肖特基結的面積，提高光的利用效率，實現太陽能電池高的光電轉換效率；本發明的方法簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及太陽能電池的技術領域，特別涉及一種GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池及其制備方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子形成的蜂窩狀平面薄膜，具有高電導率，高透光度，高傳導率、功函數可調等特點，在半導體領域的應用主要是應用于太陽能電池的制備。石墨烯是準金屬，功函數大于GaAs，與GaAs接觸可以形成肖特基接觸，利用肖特基結可以制備太陽能電池。石墨烯-GaAs肖特基結太陽電池，相比主流的硅太陽能電池具有結構簡單、工藝方便、成本低廉等優點，具有很好的應用前景。但是，如果將石墨烯與GaAs直接接觸，由于GaAs上產生的電子和空穴都很容易通過石墨烯，會在石墨烯上發生電子和空穴的復合，使光生電流減小，從而使太陽能電池的效率降低。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池，轉換效率高。

本發明的另一目的在于提供一種GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池的制備方法，工藝簡單成本低廉。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池，由下至上依次包括背電極、GaAs片、GaAs納米柱、石墨烯層、正電極。

所述GaAs納米柱高度為500-3000nm,直徑為15～100nm。

所述GaAs片為GaAs外延片。

所述GaAs片為N型GaAs片。

所述石墨烯層的層數為5～10層。

所述背電極為金電極、銀電極或鋁電極；所述背電極厚度為50～350nm。

所述正電極為導電銀膠或銀絲；厚度為200～5000nm。

所述的GaAs納米柱-石墨烯肖特基結太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)在GaAs片的一面鍍上背電極，將GaAs片中鍍有背電極的一面稱為下表面，另一面稱為上表面；采用分子束外延生長工藝在GaAs片的上表面生長GaAs納米柱；

(2)將經預處理后的石墨烯轉移至納米柱上，獲得石墨烯層；

(3)在石墨烯層上制備正電極。

步驟(1)所述在GaAs片的一面鍍上背電極，具體步驟為：

(S1)鍍背電極：將GaAs晶圓上蒸鍍一層金屬，作為背電極；

(S2)切割：將鍍有背電極的GaAs晶圓切割成方片，然后去除方片表面的雜質，獲得一面鍍有背電極的GaAs片。

步驟(2)所述預處理，具體為：

將含有石墨烯層的GaAs片，于75～225℃烘烤，依次在熱丙酮、常溫丙酮下浸泡，吹干；所述熱丙酮的溫度為于20～80℃，浸泡的時間為5～50min，常溫丙酮下浸泡的次數1～3次。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

(1)本發明通過在石墨烯-GaAs肖特基結太陽能電池的GaAs襯底上生長高質量的GaAs納米柱，提升了肖特基結的面積，提高了光的利用率，最終實現太陽能電池高的光電轉換效率；