[发明专利]一种石墨烯/砷化镓太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种石墨烯/砷化镓太阳电池。

背景技术

太阳能作为地球生命之源，一种近乎于无限储量的能源，一直是新能源中的首选。到达地球的太阳能功率极其巨大，可达173,000TW，相当于每秒提供500万吨煤炭所蕴含的能量。可将太阳能直接转换为电能的太阳电池成为了人们关注重点。在目前众多光伏发电技术中，硅基太阳电池，特别是晶体硅太阳电池依旧占据了市场主要份额。但是硅材料提纯过程所造成的污染问题以及其复杂的制备工艺也使得硅太阳电池的发展遇到了瓶颈。与硅材料相比，砷化镓具有正好可吸收太阳光线的1.4eV禁带宽度，比硅更高的载流子迁移率，同时属于直接带隙材料，因此在需要高效率太阳电池的场合通常会使用砷化镓太阳电池。但是传统砷化镓太阳电池居高不下的制备成本严重限制了其大范围应用。

石墨烯自2004年首次从石墨中分离出以来，优异的导电导热性能、高透光率、高杨式模量等诸多优点使得它非常适合应用于光伏领域。目前已经有研究者将石墨烯与硅材料结合形成肖特基结以作为太阳电池，测得最高效率14.5％，这与市场主流单晶硅太阳电池尚有差距。也有研究者将石墨烯与砷化镓材料结合，构成肖特基结太阳电池，但效率仅有3.36％，效果也远不够理想。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯/砷化镓太阳电池，制备的石墨烯/砷化镓太阳电池具有较高的光电转化效率。

本发明提供了一种石墨烯/砷化镓太阳电池，依次包括：

背面电极；

砷化镓外延片；

窗口层；

重掺杂砷化镓帽子层；

正面电极；

所述重掺杂砷化镓帽子层具有镂空区域，所述镂空区域对应正面电极栅线以外的位置；

还包括石墨烯层，所述石墨烯层设置于所述重掺杂砷化镓帽子层的镂空区域，与窗口层接触；

还包括减反层，所述减反层设置于所述石墨烯层远离窗口层的表面。

在本发明的某些具体实施例中，所述石墨烯层的石墨烯为1～10层。

在本发明的某些具体实施例中，所述砷化镓外延片的结构为单结或多结联级结构。

在本发明的某些具体实施例中，所述砷化镓外延片的结构为单结砷化镓/砷化镓、单结砷化镓/锗、双结镓铟磷/砷化镓、双结镓铟磷/镓铟磷、双结铝镓铟磷/砷化镓、双结铝镓铟磷/铟镓磷、三结镓铟磷/砷化镓/锗、三结铝镓铟磷/砷化镓/锗、三结镓铟磷/铟镓砷/锗和三结铝镓铟磷/铟镓砷/锗中的任意一种或多种。

在本发明的某些具体实施例中，所述背面电极为金、锗、镍、银、铝、钯、钛、铬、铜、氧化铟锡和铝掺杂氧化锌中的一种或几种的复合电极。

在本发明的某些具体实施例中，所述正面电极为金、锗、镍、银、铝、钯、钛、铬、铜、氧化铟锡和铝掺杂氧化锌中的一种或几种的复合电极。

在本发明的某些具体实施例中，所述减反层为具有减反作用的透光薄膜。

在本发明的某些具体实施例中，所述减反层选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、碳化硅、氮化硼和氧化铪中的任意一种或几种。

与现有技术相比，本发明提供了石墨烯/砷化镓太阳电池，依次包括：背面电极；砷化镓外延片；窗口层；重掺杂砷化镓帽子层；正面电极；所述重掺杂砷化镓帽子层具有镂空区域，所述镂空区域对应正面电极栅线以外的位置；还包括石墨烯层，所述石墨烯层设置于所述重掺杂砷化镓帽子层的镂空区域，与窗口层接触；还包括减反层，所述减反层设置于所述石墨烯层远离窗口层的表面。本发明中，石墨烯作为一种透明导电材料应用于砷化镓太阳电池中，进一步提高了砷化镓太阳电池的转化效率，更远高于石墨烯/砷化镓肖特基结太阳电池。且本发明的太阳电池制备成本低，工艺简单，有利于产业化应用。

附图说明

图1是本发明提供的石墨烯/砷化镓太阳电池的结构示意图；

图2是本发明实施例4提供的石墨烯/砷化镓太阳电池的J-V曲线图。

具体实施方式

本发明提供了石墨烯/砷化镓太阳电池，依次包括：

背面电极；

砷化镓外延片；

窗口层；

重掺杂砷化镓帽子层；

正面电极；

所述重掺杂砷化镓帽子层具有镂空区域，所述镂空区域对应正面电极栅线以外的位置；

还包括石墨烯层，所述石墨烯层设置于所述重掺杂砷化镓帽子层的镂空区域，与窗口层接触；

还包括减反层，所述减反层设置于所述石墨烯层远离窗口层的表面。