[实用新型]石墨烯纳米晶硅太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，特别是涉及石墨烯纳米晶硅太阳能电池。

背景技术

目前晶体硅太阳电池制造商在太阳电池生产上普遍采用化学腐蚀清洗、POCl3液态源扩散、化学腐蚀去边、沉积氮化硅减反射膜、丝网印刷背电极背电场和正面电极、烧结的工艺技术。这些工艺技术都具有产能大，操作简单，工艺成熟的特点。目前用这些技术生产的商业化单晶硅太阳电池在19%、多晶硅太阳电池在17.6%左右，进一步提升效率的空间已经不大。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面片状结构的新材料，用途非常广泛，如：超坚韧材料、代替硅的电子产品、光子传感器、纳米电子器件、太阳能电池、单分子传感器、触摸面板等等。墨烯优异的载流子迁移率（常温下电子迁移率超过15000 cm2/V·s,远远超过电子在一般导体中的运动速度）且厚度很薄，在理论上有望避开高透明性与高导电性是互为相反的性质，成为最优的透明导电膜，被认为是目前商业广泛应用的ITO薄膜的替代材料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石墨烯纳米晶硅太阳能电池，能够吸收各波段太阳光，减少对太阳光的反射，提高太阳能电池的效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：石墨烯纳米晶硅太阳能电池，它的结构从上到下依次为：金属上电极、SiNx薄膜、宽帯隙的n型石墨烯、宽帯隙的p型石墨烯、n型纳米晶硅薄膜、p型纳米晶硅薄膜、窄帯隙的n型石墨烯、窄帯隙的p型石墨烯、金属下电极，所述的金属上电极和金属下电极为银电极。

所述的金属上电极为锌电极、铜电极、铂电极、铈钨电极、钇钨电极或锆钨电极。

所述的金属下电极为锌电极、铜电极、铂电极、铈钨电极、钇钨电极或锆钨电极。

所述的宽帯隙的n型石墨烯的原子层数为单层、双层或四层。

所述的宽帯隙的p型石墨烯的原子层数为单层、双层或四层。

所述的窄帯隙的n型石墨烯的原子层数为单层、双层或四层。

所述的窄帯隙的p型石墨烯的原子层数为单层、双层或四层。

所述的n 型纳米晶硅薄膜为n 型纳米多晶硅薄膜。

所述的p 型纳米晶硅薄膜为p 型纳米多晶硅薄膜。

本实用新型的有益效果是：（1）宽帯隙的n型石墨烯和宽帯隙的p型石墨烯用于吸收太阳光中的短波，n型纳米晶硅薄膜和p型纳米晶硅薄膜用于吸收太阳光中的中波，窄帯隙的n型石墨烯和窄帯隙的p型石墨烯用于吸收太阳光中的长波，实现对太阳光中各波段的光的吸收：（2）SiNx薄膜可以减少太阳光的反射，提高太阳能电池的效率；（3）采用石墨烯与纳米晶硅结合，利用石墨烯优异的导电性能，提高太阳能电池的效率。

附图说明

图1为本实用新型一种石墨烯纳米晶硅太阳能电池的结构示意图；

图中，1-金属上电极，2-SiNx薄膜，3-宽帯隙的n 型石墨烯，4-宽帯隙的p 型石墨烯， 5- n 型纳米晶硅薄膜，6- p 型纳米晶硅薄膜,7-窄帯隙的n 型石墨烯，8-窄帯隙的p 型石墨烯，9-金属下电极。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，石墨烯纳米晶硅太阳能电池，它的结构从上到下依次为：金属上电极1、SiNx薄膜2、宽帯隙的n 型石墨烯3、宽帯隙的p 型石墨烯4、n 型纳米晶硅薄膜5、p 型纳米晶硅薄膜6、窄帯隙的n 型石墨烯7、窄帯隙的p 型石墨烯8、金属下电极9，所述的金属上电极1和金属下电极9为银电极。

所述的金属上电极1为锌电极、铜电极、铂电极、铈钨电极、钇钨电极或锆钨电极；

所述的金属下电极9为锌电极、铜电极、铂电极、铈钨电极、钇钨电极或锆钨电极。

所述的宽帯隙的n 型石墨烯3的原子层数为单层、双层或四层；

所述的宽帯隙的p 型石墨烯4的原子层数为单层、双层或四层；

所述的窄帯隙的n 型石墨烯7的原子层数为单层、双层或四层；

所述的窄帯隙的p 型石墨烯8的原子层数为单层、双层或四层。

所述的n 型纳米晶硅薄膜5为n 型纳米多晶硅薄膜；所述的p 型纳米晶硅薄膜6为p 型纳米多晶硅薄膜。

石墨烯的获取可采用化学气相沉积法或碳化硅外延生长法，n 型石墨烯的获取可以通过在氧化石墨烯中通入氨气、进行900摄氏度退火， p 型石墨烯的获取可采用化学气相沉积方式，在有h-BNC的容器中通入甲烷和氨气可以形成（NH3-BH3）分子团，在Cu基片催化下调节输入甲烷和氨气的比例就可以实现NP型电学特性。