[发明专利]一种含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池及其制备

权利要求书

1.一种含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池，其特征在于：包括从下到上依次层叠的背面电极、砷化镓衬底、镍金纳米球阵列层、石墨烯层、正面电极；

所述镍金纳米球阵列层是通过以下方法制备得到：在基底上蒸镀隔离层，然后蒸镀镍层和金层，蒸镀后置于火焰内焰中进行燃烧，基底上形成金属纳米球阵列即镍金纳米球阵列，然后去除基底和隔离层。

2.根据权利要求1所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池，其特征在于：所述镍层和金层，其蒸镀厚度分别为2-10nm、2-10nm；所述火焰的温度为450-1000℃，所述燃烧的时间为1-10min；

所述金属纳米球阵列的直径为50-100nm；

所述石墨烯层的层数为2～4层。

3.根据权利要求2所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池，其特征在于：所述镍层和金层，其蒸镀厚度分别为2nm、2nm；所述的火焰温度为600～800℃，所述燃烧的时间为2～4min；

所述石墨烯层的层数为3层。

4.根据权利要求1所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池，其特征在于：

所述砷化镓衬底上表面的两端设有绝缘层，未被绝缘层覆盖的砷化镓衬底上表面以及两端的绝缘层部分上表面设有镍金纳米球阵列层，镍金纳米球阵列层在绝缘层上形成台面结构，镍金纳米球阵列层上设有石墨烯层，石墨烯层上设有正面电极，正面电极覆盖部分石墨烯层。

5.根据权利要求1～4任一项所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在基底上蒸镀隔离层，然后蒸镀镍层和金层，蒸镀后置于火焰内焰中进行燃烧，基底上形成金属纳米球阵列即镍金纳米球阵列；

2)在金属纳米球阵列的表面进行石墨烯的转移，在石墨烯层的表面旋涂高分子溶液并成膜，随后去除基底和隔离层，获得金属纳米球阵列/石墨烯层/高分子薄膜；

3)在砷化镓衬底的一表面蒸镀背面电极，退火处理，获得砷化镓衬底/背面电极；当太阳电池中含有绝缘层时，在砷化镓衬底表面制备绝缘层，该表面与蒸镀背面电极的表面为对立面；绝缘层位于砷化镓衬底表面的两端；或者步骤2)中隔离层未完全去除，所述绝缘层为未去除的隔离层，未去除的隔离层位于金属纳米球阵列的两端；

4)将金属纳米球阵列/石墨烯层/高分子薄膜转移至砷化镓衬底/背面电极上，其中金属纳米球阵列设置在砷化镓衬底的表面上，该表面与蒸镀背面电极的表面为对立面；去除高分子薄膜，获得背面电极/砷化镓衬底/金属纳米球阵列/石墨烯层；

5)在石墨烯层上制备正面电极，获得化镓太阳电池。

6.根据权利要求5所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述基底为不锈钢片、铜片或铁片；

步骤1)所述镍层和金层，其蒸镀厚度分别为2-10nm、2-10nm，步骤1)所述火焰温度为450-1000℃，步骤1)所述燃烧的时间为1-10min；

步骤1)所述金属纳米球阵列直径为50-100nm；

步骤2)中所述石墨烯层的层数为2～4层。

7.根据权利要求6所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤1)所述镍层和金层，其蒸镀厚度分别为2nm、2nm；所述火焰的温度为600～800℃，所述燃烧的时间为2～4min；

步骤2)中所述石墨烯层的层数为3层。

8.根据权利要求5所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述基底在使用前进行清洗，所述清洗是指采用有机溶剂和水依次对基底进行超声清洗，吹干；所述有机溶剂为丙酮、乙醇、异丙醇中一种以上；

所述火焰为酒精燃烧的火焰；

步骤1)所述隔离层为SiO₂，其蒸镀厚度为2-1000nm。

9.根据权利要求5所述含有火焰合成镍金纳米球阵列的砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于：

步骤2)中所述去除基底和隔离层是指依次采用FeCl₃与HCl混合溶液，KOH水溶液刻蚀掉去除基底和隔离层；

步骤3)中所述背面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑和铝掺氧化锌单一电极或复合电极；

步骤4)中所述去除高分子薄膜是指采用有机溶剂去除，有机溶剂为丙酮和异丙醇中一种以上；

步骤5)所述正面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑和铝掺氧化锌单一电极或复合电极。