薄膜/石墨烯肖特基結太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池，特別是涉及一種I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池。
【背景技術】
[0002]肖特基結是指金屬與半導體材料接觸時，由于二者之間功函數(shù)的差異所形成的具有整流特性的結構。在肖特基結中存在內建電場，與p-n結一樣也可用來分離光生電子-空穴對。因此，肖特基結也同樣可以應用于太陽能發(fā)電領域。并且與傳統(tǒng)p-n結太陽電池相比，肖特基結太陽電池的制備方法要簡單的多，制備成本也相對比較低廉，在降低光伏發(fā)電成本方面有其獨特的優(yōu)勢。
[0003]傳統(tǒng)的肖特基結太陽能電池結構中，金屬層本身會吸收相當部分的太陽光，從而降低電池對入射光的利用率，使電池的光電轉換效率不高，制約了肖特基結太陽電池的大范圍應用。2004年，石墨烯二維材料的發(fā)現(xiàn)掀起了材料領域的研宄熱潮。研宄人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有高載流子迀移率、高電導率、高透過率的特點。因此，可以利用其高電導率、高載流子迀移率的特點與半導體形成肖特基接觸，同時還可以利用其高透過率的特點盡量減少入射太陽光的損失。這樣，就可以有效克服傳統(tǒng)肖特基結中金屬層吸收或阻擋光的缺點來制備尚效率肖特基結太陽電池。如中國專利CN101771092A公開的一種基于石墨稀/娃肖特基結的光伏電池及其制備方法，將背電極、η型單晶硅片、環(huán)形二氧化硅層和環(huán)形金膜從下往上層疊式放置，金膜的內孔、二氧化硅層的中間的通孔和η型單晶硅片上表面形成臺階孔，將石墨烯平鋪在臺階孔表面，構成光伏電池結構。該結構與與傳統(tǒng)晶體硅太陽能電池一樣，受限于晶體硅的高成本，因此難以大范圍推廣。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種n_CdSxSei_x薄膜/石墨烯肖特基結太陽能電池，解決肖特基太陽能電池成本高的問題。
[0005]本發(fā)明的技術方案是這樣的:一種n-CdSxSei_x薄膜/石墨烯肖特基結太陽能電池，包括依次疊置的襯底、背電極、半導體薄膜層、絕緣層、前電極和石墨烯層，所述絕緣層和前電極設有通孔，所述石墨烯層通過所述通孔與半導體薄膜層表面接觸形成肖特基結，所述半導體薄膜層為η型CdSxSei_x半導體薄膜，其中0〈x〈l。
[0006]優(yōu)選的，所述CdSxSe1I半導體薄膜，其中0.2〈x〈0.6。
[0007]優(yōu)選的，所述襯底為玻璃、PET、Cu或不銹鋼。
[0008]優(yōu)選的，所述背電極為Mo。
[0009]優(yōu)選的，所述絕緣層為3102或Al 203。
[0010]優(yōu)選的，所述前電極為Au、Ag、Cu、Al、ITO或AZO。
[0011]優(yōu)選的，所述石墨烯層為單層或多層石墨烯薄膜。
[0012]本發(fā)明所提供的技術方案的優(yōu)點在于，通過使用CdSxSei_x半導體薄膜與石墨烯形成肖特基結結構的太陽能電池器件，具有制備方法簡單、成本低、對入射光吸收充分、發(fā)電效率高、電極不易導通的優(yōu)點，在光伏領域具有潛在的應用價值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明太陽能電池結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0015]請結合圖1，實施例1:采用普通玻璃作為襯底1，通過濺射法在玻璃襯底I上沉積Mo背電極2。采用低溫化學浴法在Mo背電極2上沉積CdS薄膜。CdS材料的禁帶寬度為2.4eV，與太陽光譜匹配性不好，所以廣泛用作薄膜太陽能電池的窗口層，而不用其作為吸收層。使用CdS和石墨烯形成肖特基結太陽能電池時，只能利用太陽光中波長小于517nm的光(只能涵蓋紫外區(qū)域和可見光中紫光一小部分)，大部分入射光會被浪費掉，因此其光電轉換效率必然很低。故對CdS薄膜在Se氣氛下退火形成CMSxSe1I吸收層半導體薄膜3，實現(xiàn)半導體薄膜3禁帶寬度在1.7?2.4eV內可調，當X取值接近O時，本實施例中x取0.2，薄膜可以對波長小于729nm的光有效吸收(基本涵蓋了紫外區(qū)域和可見光全部區(qū)域)，大大拓寬了對入射光的利用范圍。然后用濺射方法在CdSa{化^薄膜上先后沉積圖形化S12絕緣層4和柵線Ag前電極5，并使其具有通孔7。然后將石墨烯薄膜6平鋪在上述柵線電極5上，并通過通孔7與CdSa2Sea8半導體薄膜3接觸，形成本發(fā)明所涉及的肖特基結薄膜太陽能電池器件。
[0016]實施例2，采用不銹鋼片作為襯底1，通過電子束蒸發(fā)工藝在襯底I上沉積Mo背電極2。通過蒸發(fā)工藝在背電極2上沉積一層Cd薄膜，然后在Se、S氣氛下退火形成CdSa6Sea4吸收層半導體薄膜3。用濺射方法在CdSxSei_x薄膜上先后沉積圖形化Al 203絕緣層4和柵線Au前電極5，并使其具有通孔7。然后將石墨烯薄膜6平鋪在上述柵線電極5上，并通過通孔7與CMSa6Sea4半導體薄膜3接觸，然后在HNO3氣氛下處理2min以實現(xiàn)對石墨稀進行修飾改性，最終形成本發(fā)明所涉及的肖特基結薄膜太陽能電池器件。
【主權項】
1.一種n-CdSxSei_x薄膜/石墨烯肖特基結太陽能電池，包括依次疊置的襯底⑴、背電極(2)、半導體薄膜層(3)、絕緣層(4)、前電極(5)和石墨烯層￠)，所述絕緣層(4)和前電極(5)設有通孔(7)，所述石墨烯層(6)通過所述通孔(7)與半導體薄膜層(3)表面接觸形成肖特基結，其特征在于:所述半導體薄膜層(3)為η型CdSxSei_x半導體薄膜，其中0〈χ〈1。2.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述CdSxSei_x半導體薄膜，其中0.2<x<0.6。3.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述襯底(I)為玻璃、PET、Cu或不銹鋼。4.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述背電極⑵為Mo。5.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述絕緣層⑷為3102或々1 203。6.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述前電極(5)為 Au、Ag、Cu、Al、ITO 或 AZO。7.根據(jù)權利要求1所述的I1-CdSxSeh薄膜/石墨稀肖特基結太陽能電池，其特征在于:所述石墨烯層(6)為單層或多層石墨烯薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種n-CdSxSe1-x薄膜/石墨烯肖特基結太陽能電池，包括依次疊置的襯底、背電極、半導體薄膜層、絕緣層、前電極和石墨烯層，所述絕緣層和前電極設有通孔，所述石墨烯層通過所述通孔與半導體薄膜層表面接觸形成肖特基結，所述半導體薄膜層為n型CdSxSe1-x半導體薄膜，其中0<x<1。該太陽能電池通過使用CdSxSe1-x半導體薄膜與石墨烯形成肖特基結結構的太陽能電池器件，具有制備方法簡單、成本低、對入射光吸收充分、發(fā)電效率高、電極不易導通的優(yōu)點。
【IPC分類】H01L31/07, H01L31/0296
【公開號】CN104952961
【申請?zhí)枴緾N201510338445
【發(fā)明人】張磊, 錢斌, 賈淑婷, 韓志達
【申請人】常熟理工學院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月18日