[发明专利]GaN纳米柱反转结构的混合太阳能电池的制作方法

权利要求书

1.一种GaN纳米柱反转结构的混合太阳能电池，包括：GaN缓冲层(3)、n-GaN纳米柱(4)、聚3己基噻吩P3HT(5)和聚二氧乙基噻吩聚对苯乙烯磺酸PEDOT:PSS(6)，其特征在于：GaN纳米柱(4)设置在GaN缓冲层(3)上；GaN缓冲层(3)的下方设有氧化铟锡ITO导电层(2)；该ITO导电层(2)的下方设有玻璃保护层(1)，两者共同构成氧化铟锡ITO导电玻璃。

2.根据权利要求1所述的混合太阳能电池，其中：GaN缓冲层(3)的厚度为70nm-80nm。

3.根据权利要求1所述的混合太阳能电池，其中：n-GaN纳米柱(4)得到高度为600nm-700nm，间距为400nm-500nm。

4.根据权利要求1所述的混合太阳能电池，其中：聚3己基噻吩P3HT(5)的厚度为100nm-150nm。

5.根据权利要求1所述的混合太阳能电池，其中：聚二氧乙基噻吩聚对苯乙烯磺酸PEDOT:PSS(6)的厚度为150nm-200nm。

6.一种基于GaN纳米柱反转结构的混合太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：

(1)利用ECR-PEMOCVD的方法在氧化铟锡ITO导电衬底上生长n-GaN层：

首先，以氢气为载气，在氮气流量为70sccm-90sccm，三甲基镓流量为0.4sccm-0.6sccm，输入的微波功率为600W-700W，反应温度为150℃-200℃的工艺条件下在氧化铟锡ITO上生长厚度为70nm-80nm的GaN缓冲层；

然后，保持气体流量、气体成分和微波功率不变，将衬底温度升高为350℃-400℃，在GaN缓冲层上生长厚度为1.5μm-2.5μm、载流子浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10¹⁸cm^-3的n-GaN层；

(2)将生长有n-GaN的氧化铟锡ITO导电衬底依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行超声清洗2min-3min，最后用去离子水冲洗10min-15min；

(3)利用制作光刻掩膜的方法，在清洗过的样品表面制作掩膜区，掩膜区的间隔为400nm-500nm，厚度为300nm-350nm，大小为300nm-400nm；

(4)将表面制作有掩膜区的样品放入ICP刻蚀机中，利用ICP刻蚀的方法，得到高度为600nm-700nm、间距为400nm-500nm，且顶端留有保护掩膜的n-GaN纳米柱；

(5)将经上一步骤处理后的样品，放入去胶机中，通入10sccm-15sccm的氧气，通过氧等离子体与掩模发生反应去除n-GaN纳米柱顶端的掩膜，然后将其依次放入丙酮、无水乙醇中进行3min-5min超声清洗，用去离子水冲洗10min-15min，从而在ITO导电衬底上形成所需的n-GaN纳米柱，作为电子的传输路径；

(6)将聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在长有n-GaN纳米柱的氧化铟锡ITO衬底表面，在1000rpm-1500rpm的转速下旋涂，得到厚度为100nm-150nm的薄膜，并在100℃-150℃的热板下进行15min-20min的烘烤；

(7)将聚二氧乙基噻吩聚对苯乙烯磺酸PEDOT:PSS溶液滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化铟锡ITO衬底表面，在1000rpm-1500rpm的转速下旋涂，得到厚度为150nm-200nm的薄膜，在100℃-150℃的热板下进行15min-20min的烘烤，得到电池的阳极，完成聚合物太阳能电池的制作。