[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

在審

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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)代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池及其制作方法。所述具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池包括砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)以及分別設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，所述第一電極為包含石墨烯層的全透明電極，以及，砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)與石墨烯層之間還設置有高摻雜的砷化鎵接觸層，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。本發(fā)明利用石墨烯層作為砷化鎵太陽能電池的第一電極，該第一電極可以有效地提高電極收集電流的能力，減小串聯(lián)電阻，可以降低遮光損失，有利于砷化鎵太陽能電池獲得更高的開路電壓、短路電流以及光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種柔性太陽能電池，特別涉及一種具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池及其制作方法，屬于半導體技術(shù)領域。

背景技術(shù)

太陽能光伏發(fā)電被認為是最有前途的可再生能源技術(shù)之一，已成為可再生能源技術(shù)中發(fā)展最快，最具活力的研究領域。以砷化鎵為代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體由于具有直接帶隙、溫度系數(shù)較小和更高的抗輻照性能等諸多優(yōu)點，是實現(xiàn)高效率太陽能電池的一種重要手段。由于砷化鎵太陽能電池的成本較高，因此采用柔性太陽能電池來減小對原料在量上的依賴程度，而且柔性砷化鎵太陽能電池具有效率高、重量比功率高、厚度薄、可彎曲等特點，其應用前景越來越受到國內(nèi)外主要研究機構(gòu)的重視。然而，在砷化鎵太陽能電池器件制作中，由于砷化鎵材料的方塊電阻相對較大，使砷化鎵太陽能電池器件的電流的橫向收集受到限制，所以針對砷化鎵太陽能電池器件需要制作較為密集的條形金屬柵線以更好地收集電流，導致金屬柵電極遮擋部分入射光，造成一定的遮光損失，不利于砷化鎵太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的提升。現(xiàn)有技術(shù)中多采用ITO(氧化銦錫)、AZO(摻鋁氧化鋅)作為砷化鎵太陽能電池器件的透明電極；然而，ITO(氧化銦錫)和AZO(摻鋁氧化鋅)的導電性和柔性較差。此外，ITO(氧化銦錫)和AZO(摻鋁氧化鋅)的生產(chǎn)大多需要使用磁控濺射、原子沉積、分子束外延等高耗能的制備方法和相應的設備，成本高，制備條件苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實施例一方面提供了一種具有石墨烯透明電極的柔性太陽能電池，其包括砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)以及分別設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置，所述的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。

進一步的，所述石墨烯層的石墨烯為1-10層。

進一步的，所述石墨烯層的厚度為1-100nm。

進一步的，所述第一電極還包括設置在所述石墨烯層表面的金屬層，所述金屬層為透明的結(jié)構(gòu)，該金屬層可以設置在石墨烯層的上表面或下表面。

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。

進一步的，所述第一電極的表面還設置有抗反射層，所述抗反射層設置在所述第一電極遠離所述砷化鎵太陽能電池外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)，所述抗反射層能夠減少入射到太陽能電池的入射光的反射，增加光的吸收率。

優(yōu)選的，所述抗反射層包括Si0₂層和/或TiO₂層，且不限于此。