[发明专利]一种石墨烯/AlGaAs/GaAs/GaInAs多异质结太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/Al_xGa_1‑xAs/GaAs/Ga_yIn_1‑yAs多异质结太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池自下而上依次为：背面电极、PET衬底、石墨烯/Ga_yIn_1‑yAs、石墨烯/GaAs、石墨烯/Al_xGa_1‑xAs、正面电极。本发明利用石墨烯/Ga_yIn_1‑yAs、石墨烯/GaAs、石墨烯/Al_xGa_1‑xAs的帯隙不同，可针对不同频率的太阳光分别吸收，显著提高太阳能电池的光电转换效率；且制备时不需要考虑晶格匹配问题，解除了多结太阳能电池选材的限制，多结太阳能电池中的各个异质结可以“搭积木”一样累叠在一起，实现异质结与异质结之间的自由叠加；此外，异质结的加入可以形成更高的开路电压。本发明的多异质结太阳能电池具有转化效率高、工艺简单、便于推广的特点。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制造方法，尤其涉及一种石墨烯/AlGaAs/GaAs/GaInAs(即石墨烯/Al_xGa_1-xAs/GaAs/Ga_yIn_1-yAs)多异质结太阳能电池及其制备方法，属于新型太阳能电池技术领域。

背景技术

几十年来，随着人类数量的膨胀、社会经济的发展，能源需求日益增多。人们在不断努力维持巨大能源消耗的同时，也在尝试最大限度地降低地球资源成本。这时候，越来越多的科学家把目光投向了可再生的太阳能。可以说，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的二次清洁能源，它总量大、无污染，是解决当今能源问题的最有效途径之一。在对太阳能的利用中，大阳能光电是近些年来发展最快、最具活力的研究领域，也是其中最受瞩目的项目之一。目前，晶体硅太阳能电池占据市场80％以上的份额。但与常规发电相比，太阳能电池发电具有转换效率低、发电成本高的劣势，限制了其进一步的发展。

将太阳能直接转换为电能的太阳能电池是支持人类为可持续发展最有前途的方式之一。因此，高效的太阳能电池是全世界数十年来科学家们关注的焦点。除了广泛使用的传统半导体PN结太阳能电池之外，基于贵金属纳米颗粒，碳材料，钙钛矿材料和有机材料的结构是高性能太阳能电池的有力候选。作为碳材料的基本成员，只有一个单层碳原子的石墨烯在科学界的广泛关注，其中具有极高的电子迁移率，高度可调的导电性，微尺度弹道传输，异常的量子霍尔效应，2.3％的可见光吸收率和高机械强度等优异的电学，光学和物理性能，所有这些特性使石墨烯成为人类发展材料中明确的“异类”。其中石墨烯在太阳能电池领域的应用研究已有显著成效。目前，有研究者发现利用石墨烯作为栅电极可以调控底层石墨烯的费米能级，在电场的调控下，电池的光电转换效率已经达到18.5％，预计可以超过30％，远超目前商用硅基太阳能电池，预示着未来商业化的前景。