[发明专利]一种包含空穴传输层的异质结太阳电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种包含空穴传输层的异质结太阳电池，由下至上依次包括底电极、GaAs衬底、InGaAs外延层、空穴传输层、二硫化钼层和顶电极。所述空穴传输层为2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴薄膜。本发明还公开了上述包含空穴传输层的异质结太阳电池的制备方法。本发明的异质结太阳电池，不仅制备工艺简单，工艺成本较低，而且光电转换效率高，是一种制备新型异质结太阳电池的有效方法。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的技术领域，特别涉及一种包含空穴传输层的异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

二硫化钼是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有高透光度，高载流子迁移率等特点，在能源、材料学、微纳加工、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。但是传统的二硫化钼没有带隙，无法与其他半导体材料形成PN结从而构建新型光电器件。层状二硫化钼(MoS₂)是近年来引起人们极大兴趣的一种新型二维原子晶体材料，与二硫化钼不同的是，二硫化钼是一种直接带隙半导体材料，其禁带宽度约为1.8eV，且可以与InGaAs形成异质结，且该异质结具有优异的光生伏特效应，可以制备成InGaAs-二硫化钼异质结太阳电池。该电池相对传统的硅基太阳电池和GaAs基太阳电池具有成本低廉，制备工艺简单，稳定性好等特点，且具有优异的光电性能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种包含空穴传输层的异质结太阳电池，通过新型空穴传输层的应用极大提高空穴传输层的传输和收集效率，可以有效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包含空穴传输层的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：

一种包含空穴传输层的异质结太阳电池，由下至上依次包括底电极、GaAs衬底、InGaAs外延层、空穴传输层、二硫化钼层和顶电极；所述空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴薄膜。

所述空穴传输层的厚度为50-500纳米。

所述GaAs衬底为N型，衬底尺寸为1-4英寸，掺杂浓度为1×10¹⁷-3×10¹⁸cm^-3。

所述InGaAs外延层为N型InGaAs，衬底尺寸为1-4英寸，掺杂浓度为1×10¹⁷-4×10¹⁸cm^-3，厚度为100-1000纳米。

所述二硫化钼的层数为1-8层。

所述底电极的厚度为40-600nm。

所述顶电极为银导电银胶，或者银丝，顶电极的厚度为0.2-1微米。

所述的包含空穴传输层的异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)底电极的制备：将GaAs衬底固定在圆盘上，采用电子束蒸发方法，在GaAs衬底的背面蒸镀一层底电极，蒸镀温度为10-100℃，蒸镀时间为10-60分钟；

(2)生长InGaAs外延层：将镀好底电极的GaAs衬底放入分子束外延系统内，生长InGaAs外延层；

(3)切割：生长完InGaAs外延层的GaAs衬底采用激光划片切割成片；

(4)清洗衬底；