[发明专利]一种GaAs-锑烯异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池的技术领域，公开了一种GaAs‑锑烯异质结太阳电池及其制备方法。所述GaAs‑锑烯异质结太阳能电池由下至上依次包括背电极、GaAs衬底、锑烯层、顶电极。本发明通过在GaAs片上通过分子束外延方式直接生长二维原子晶体材料锑烯，制备的太阳电池具有GaAs/锑烯异质结，锑烯层与GaAs之间形成良好的带隙匹配，实现太阳能电池高的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池的技术领域，具体涉及一种GaAs-锑烯异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜，具有高电导率，高透光度，高电子迁移率，功函数可调等优点，可被用来制备高电子迁移率晶体管等光电器件。然而，以石墨烯为代表的IV族元素二维原子晶体材料带隙为零或趋近于零，极大地限制了其在光电子领域中的应用前景。石墨烯与GaAs接触可以形成肖特基接触，利用肖特基结可以制备太阳能电池。但是石墨烯-GaAs肖特基结太阳电池的光电转换率仍有待提高。硅太阳电池也是如此，其光电性能也有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新结构的太阳电池GaAs-锑烯异质结太阳电池。本发明的GaAs-锑烯异质结太阳电池不仅工艺简单成本低，而且明显提高太阳电池的光电转换效率。

本发明的另一目的在于提供上述GaAs-锑烯异质结太阳电池的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种GaAs-锑烯异质结太阳能电池，由下至上依次包括背电极、GaAs衬底、锑烯层、顶电极。

所述锑烯层生长完后，需将生长完锑烯层的GaAs衬底进行退火处理。退火的温度为150～500℃，退火的时间为5～30分钟。

所述背电极为常规的电极材料，优选为金电极、银电极或铝电极；厚度为50～400nm。

所述顶电极为常规的电极材料，优选为导电银胶或银丝；厚度为100～3000nm。

所述GaAs衬底为GaAs外延片，优选为N型GaAs片，GaAs片的电子浓度为1×10¹⁷-9×10¹⁷cm^-3。

所述锑烯层的层数为1～10层。

所述GaAs-锑烯异质结太阳能电池，还包括GaAs重构层，所述GaAs重构层位于GaAs衬底和锑烯层之间。所述GaAs重构层的厚度为0.5～5μm。

所述GaAs-锑烯异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)在GaAs衬底的一面镀上背电极，将GaAs衬底中镀有背电极的一面称为下表面，另一面称为上表面；

(2)采用分子束外延法，在GaAs衬底的上表面生长GaAs重构层；

(3)采用分子束外延(MBE)法，在GaAs重构层表面生长锑烯层；

(4)在锑烯层上制备顶电极。

步骤(1)中在GaAs衬底的一面镀上背电极，具体步骤为：

(S1)镀背电极：将GaAs晶圆上蒸镀一层金属，作为背电极；所述金属为常规的电极材料；背电极的厚度为50～400nm；

(S2)切割：将镀有背电极的GaAs晶圆采用激光线切割成方片，然后去除方片表面的杂质，获得一面镀有背电极的GaAs片。

所述去除方片表面的杂质是指将切割好的GaAs片依次采用丙酮、乙醇中超声清洗，然后用超纯水清洗，再采用稀盐酸溶液处理，超纯水清洗，并吹干。