[发明专利]一种基于石墨烯的肖特基柔性光伏器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性光伏器件，尤其是涉及一种基于石墨烯的肖特基柔性光伏器件。

背景技术

近年来，作为一种绿色清洁的可再生能源，太阳能受到世界各国的重视，各国相继制定了本国的太阳能光伏发展计划，对太阳能光伏器件的研发已成为各国研究人员的研究热点。同时由于便携式电子产品日益增长的微型化趋势，推动了小型化太阳能电源的研究和发展。

目前，最成熟的太阳能技术是以单晶硅片为基础的太阳能电池，其技术发展成熟并且能量转换效率高，但单晶硅太阳能电池对单晶硅的纯度要求很高，导致其成本居高不下。另外，单晶硅太阳能电池的制备工艺复杂，限制了其进一步的发展和应用。为了简化制备工艺以及降低成本，人们发展了基于薄膜材料的太阳能电池，但薄膜太阳能电池的能量转换效率低于单晶硅太阳能电池。此外，部分薄膜太阳能电池材料的剧毒性也限制了其发展和应用。

石墨烯材料均有着独特的电学，光学，磁学和力学性能，同时，石墨烯具有独特二维平面结构，与现代高科技的微纳加工技术相衔接，可以很好地实现微电子器件、光敏器件的高密度集成，在能源转换方面有着巨大的应用潜力。通过结合石墨烯和金属材料形成的石墨烯—金属肖特基结光伏器件，相比于传统的硅p-n结或p-i-n结光伏器件，器件制备过程简单，适合在室温下大规模生产，且能有效的降低制备成本。

另一方面，随着技术的发展，未来的电子器件应该更便携、耐磨损、可伸缩以及具有较高的透明度，但目前的电子器件主要以硬质、不透明的硅技术为主，这些硅基底不可伸缩，透光度差，不能满足未来电子器件更先进的功能需要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于石墨烯的肖特基柔性光伏器件，用以提高光伏器件的高密度集成和大规模生产，并解决硅基电子器件的硬质，不透明的缺点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于石墨烯的肖特基柔性光伏器件，该肖特基柔性光伏器件包括柔性衬底，在柔性衬底上生长形成石墨烯层与金属层，所述石墨烯层与金属层交叠放置，构成异质结结构；在所述石墨烯层上生长形成第一金属电极，在金属层上生长形成第二金属电极，所述第一金属电极与第二金属电极之间无交叠。所述石墨烯层、金属层因其材料功函数不同，形成肖特基结光伏器件，在器件中形成内建电场。当光源从透明衬底背面入射时，可快速在肖特基结中引起光生载流子，形成光电流。

作为本发明柔性光伏器件的一种优化方案，所述柔性衬底为透明的柔性高分子聚合物材质，优选为聚酰亚胺(Polyimide)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或几种混合。

作为本发明柔性光伏器件的一种优化方案，所述石墨烯层为单层结构或多层结构。所述的石墨烯被转移放置在透明柔性衬底上形成石墨烯层。

作为本发明柔性光伏器件的一种优化方案，所述金属层材料为金，厚度在200nm以内。

作为本发明柔性光伏器件的一种优化方案，所述第一金属电极与第二金属电极均为透明导电材料，优选自氧化铟锡或氧化锌铝，其厚度为10-100nm。

所述柔性衬底背面为光源入射面。

所述柔性衬底、石墨烯层、金属层、第一金属电极与第二金属电极均为柔性材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中采用的石墨烯材料具有独特二维平面结构，能够与现代高科技的微纳加工技术相衔接，可以很好地实现器件的高密度集成。

(2)本发明通过结合石墨烯和金属材料，石墨烯—金属肖特基结光伏器件，相比于传统的硅p-n结或p-i-n结光伏器件，器件制备过程简单，适合在室温下大规模生产，且能有效的降低制备成本。

(3)本发明采用柔性衬底，同时发明中采用的石墨烯具有可伸展可弯曲的特点，故本发明可随意弯曲折叠，在弯折后器件的电学性能保持不变，满足在某些极限或特殊情况下的应用需求，更可满足便携式电子产品对小型化电源的技术需求，可用于光电信息传输、存储和探测。

附图说明

图1为本发明基于石墨烯的肖特基柔性光伏器件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例