[發明專利]具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池及其制作方法

在審

• 申請號: 201911094127.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111276550A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 黃欣萍;陸書龍;龍軍華;李雪飛;王航
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所南昌研究院
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于包括砷化鎵太陽能電池外延結構以及分別設置在所述砷化鎵太陽能電池外延結構第一面、第二面的第一電極、第二電極，其中，所述第一面和第二面相背對設置，所述第一電極為包含石墨烯層的全透明電極；

以及，所述砷化鎵太陽能電池外延結構與所述石墨烯層之間還設置有高摻雜的砷化鎵接觸層，所述石墨烯層經所述砷化鎵接觸層與所述砷化鎵太陽能電池外延結構形成歐姆接觸。

2.根據權利要求1所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述石墨烯層所含石墨烯的層數為1-10。

3.根據權利要求1所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述石墨烯層的厚度為1-100nm。

4.根據權利要求1所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述第一電極還包括設置在所述石墨烯層表面的薄膜金屬層；優選的，所述薄膜金屬層的材質包括銅、金、銀、鈦、鋁中的任意一種或兩種以上的組合；優選的，所述薄膜金屬層厚度為1-10nm。

5.根據權利要求4所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述第一電極的表面還設置有抗反射層；優選的，所述抗反射層包括Si0₂層、TiO₂層、Al₂O₃層中的任意一層或兩層以上的組合；優選的，所述抗反射層的厚度為10-100nm。

6.根據權利要求1所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述砷化鎵接觸層的厚度為5-20nm；和/或，所述砷化鎵接觸層的摻雜濃度為10¹⁹-10²⁰cm^-3。

7.根據權利要求1所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其特征在于：所述砷化鎵太陽能電池外延結構包括復數個子電池單元，所述子電池單元包括背場層、基區、反射區、窗口層。

8.如權利要求1-7中任一項所述的具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池的制作方法，其特征在于包括：

提供砷化鎵太陽能電池外延結構，所述砷化鎵太陽能電池外延結構的第一面具有砷化鎵接觸層，在所述砷化鎵太陽能電池外延結構的第一面、第二面分別制作第一電極、第二電極，，所述第一面和第二面相背對設置，所述第一電極包括石墨烯層，并且所述石墨烯層經所述砷化鎵接觸層與所述砷化鎵太陽能電池外延結構形成歐姆接觸；

在保護性氣氛中，將設置有第一電極和第二電極的砷化鎵太陽能電池外延結構于250-350℃進行金屬合金化處理2-10min。

9.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于還包括：在所述石墨烯層表面制作薄膜金屬層；和/或，所述制作方法還包括：在所述第一電極表面制作抗反射層。

10.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于具體包括：

1)提供正向或倒置生長的砷化鎵太陽能電池外延結構，并在所述砷化鎵太陽能電池外延結構的第一面形成高摻雜的砷化鎵接觸層，其中，所述砷化鎵太陽能電池外延結構形成在砷化鎵襯底上，所述砷化鎵太陽能電池外延結構與砷化鎵襯底之間還具有犧牲層；

2)提供石墨烯層，所述石墨烯層形成在金屬襯底上，在所述石墨烯層上制作支撐層，除去所述金屬襯底并將承載有石墨烯層的支撐層轉移至所述砷化鎵太陽能電池外延結構的第一面，并使所述石墨烯層與砷化鎵接觸層歐姆接觸，之后除去所述的支撐層；

3)在所述石墨烯層上蒸鍍金屬形成薄膜金屬層，所述石墨烯層與薄膜金屬層共同構成第一電極，之后在所述第一電極表面制作抗反射層；

4)將所述砷化鎵太陽能電池外延結構轉移至剛性襯底上，并除去所述的砷化鎵襯底以及犧牲層；

5)在所述砷化鎵太陽能電池外延結構的第二面制作金屬層作為第二電極；

6)在保護性氣氛中，將所述形成有第一電極和第二電極的砷化鎵太陽能電池外延結構于250-350℃進行金屬合金化處理2-10min；

7)除去所述的剛性襯底，即獲得所述具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池。