[发明专利]基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，包括背电极，背电极上设置n型单晶硅，所述n型单晶硅的表面设置二氧化硅层，所述二氧化硅层是具有通孔的环状结构，所述二氧化硅层的表面和由二氧化硅层通孔暴露的n型单晶硅表面设置石墨烯薄膜层，所述石墨烯薄膜层设置前电极，其特征在于，所述n型单晶硅的表面设有若干阵列布置的垂直于所述n型单晶硅的表面的非均匀盲孔，所述非均匀盲孔包括由所述n型单晶硅的表面向下连续设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段直径大于第二孔段直径。

2.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述非均匀盲孔深度为2～20μm，直径为200～2000μm，相邻的非均匀盲孔间距为500～5000nm。

3.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述第一孔段和第二孔段的深度比值为0.2～5，第一孔段和第二孔段的直径比值为1.5～5.5。

4.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述n型单晶硅的掺杂浓度为1×10¹²～1×10¹⁷cm^-3。

5.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述n型单晶硅的厚度为5～50μm。

6.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，所述石墨烯薄膜层厚度为0.01～0.5μm。

7.根据权利要求1所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池，其特征在于，在位于所述二氧化硅层通孔的区域的石墨烯薄膜层上设置光学减反层，所述光学减反层为若干层氮化硅薄膜叠置而成，光学减反层厚度为0.5～5μm。

8.一种制备权利要求1至6中任意一项所述的基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池的方法，其特征在于，包括步骤：在n型单晶硅的正面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀若干第一孔段，再利用湿法刻蚀的方法在所述第一孔段底部刻蚀第二孔段；在n型单晶硅的正面沉积二氧化硅层，并对二氧化硅层刻蚀形成通孔；在二氧化硅层的表面和由二氧化硅层通孔暴露的n型单晶硅表面上转移石墨烯薄膜形成石墨烯薄膜层；在石墨烯薄膜层表面制备前电极，在n型单晶硅的背面制备背电极。

9.根据权利要求8所述的制备基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池的方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀时，工作气体为O₂和SF₆的混合气体，射频功率为80～200W，O₂和SF₆的混合配比为1︰3～1︰8，刻蚀时间为5～60min。

10.根据权利要求8所述的制备基于硅纳米孔阵列的石墨烯太阳能电池的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀时，刻蚀溶液是浓度为20～45％氢氧化钾，刻蚀时间为20～65min。