[發(fā)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

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• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111276550A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃欣萍;陸書龍;龍軍華;李雪飛;王航
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(jié)構(gòu)以及分別設(shè)置在所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)與所述石墨烯層之間還設(shè)置有高摻雜的砷化鎵接觸層，所述石墨烯層經(jīng)所述砷化鎵接觸層與所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸。

2.根據(jù)權(quán)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(shù)為1-10。

3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shè)置在所述石墨烯層表面的薄膜金屬層；優(yōu)選的，所述薄膜金屬層的材質(zhì)包括銅、金、銀、鈦、鋁中的任意一種或兩種以上的組合；優(yōu)選的，所述薄膜金屬層厚度為1-10nm。

5.根據(jù)權(quán)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(shè)置有抗反射層；優(yōu)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(yōu)選的，所述抗反射層的厚度為10-100nm。

6.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)包括復(fù)數(shù)個子電池單元，所述子電池單元包括背場層、基區(qū)、反射區(qū)、窗口層。

8.如權(quán)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(jié)構(gòu)，所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)置，所述第一電極包括石墨烯層，并且所述石墨烯層經(jīng)所述砷化鎵接觸層與所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸；

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

9.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)，并在所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形成在砷化鎵襯底上，所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移至所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。