[发明专利]一种硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型太阳能电池及其制造方法，尤其涉及硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

太阳能电池作为一种新型绿色能源，是人类的可持续发展最重要的可再生能源。目前，晶体硅太阳能电池占据市场~90%的份额。但与常规发电相比，太阳电池发电成本仍然较高，限制了其广泛应用。太阳电池发电成本较高的原因之一是电池制造成本较高及光电转化效率较低。

自石墨烯材料发现以来，其在电学、光学、磁学以及力学方面表现出的优异性质如极高的载流子迁移率、高透光新、高的杨氏模量等引发了石墨烯在诸多领域应用的憧憬。其中石墨烯在太阳能电池领域的应用研究为石墨烯在能源领域的应用打开了大门。目前，已有研究者利用石墨烯以及硅材料形成的异质结做成太阳能电池，最高转化效率达到14.5%，且在很大程度上简化了传统太阳能电池制造工艺，可以大大降低生产制造成本。对于太阳能电池应用来说，硅材料禁带宽度较窄，同时是间接禁带，不是最理想的基础材料。碲化镉具有较合适的禁带宽度，也是直接带隙材料，预期可以获得更高的转化效率。石墨烯/碲化镉异质结太阳能电池的研究到目前为止还未有报道，在此基础上，本发明提出了硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳能电池，硒化镉量子点层或薄膜层的加入可以大大提升石墨烯/碲化镉异质结太阳能电池的转化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光转化效率高且制备工艺简单的硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池及其制备方法。

本发明的硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池，自下而上依次有衬底、导电镀膜层、碲化镉层、石墨烯层及硒化镉层，所述的太阳电池还设有第一电极和第二电极，第一电极设置在导电镀膜层上，第二电极设置在石墨烯层上。

所述的导电镀膜层可以为金属、ITO、FTO、n型掺杂氧化锌或p型掺杂氧化锌。

所述的石墨烯层中的石墨烯通常为1-10层。

所述的硒化镉层可以为硒化镉薄膜或硒化镉量子点层，所述的硒化镉量子点直径为1nm-1μm。

所述的衬底可以为刚性衬底或柔性衬底。

所述的第一电极和第二电极均可为金、钯、银、钛、铬和镍中的一种或几种的复合电极。

制备上述的硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池的方法，包括如下步骤：

1）在洁净的衬底上生长导电镀膜层；

2）在导电镀膜层上沉积碲化镉层，并在导电镀膜层表面预留生长第一电极的面积；

3）将石墨烯转移至碲化镉层上；

4）在石墨烯层上制作硒化镉层，并在石墨烯层表面预留生长第二电极的面积；

5）在导电镀膜层上沉积第一电极，并在石墨烯层上沉积第二电极。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明的硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池，通过向石墨烯/碲化镉太阳电池中加入硒化镉量子点层或薄膜层，可起到光掺杂作用，使得该太阳电池的光电转化效率在原基础上提升50%左右，此外，与传统晶体硅太阳能电池制造工艺相比，本发明的太阳电池的制备工艺简单，成本较低，便于推广。

附图说明：

图1为硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池的结构示意图；

图2为硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池的能带示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

参照图1，本发明的硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳电池自下而上依次有衬底1、导电镀膜层2、碲化镉层3、石墨烯层4及硒化镉层6，所述的太阳电池还设有第一电极5和第二电极7，第一电极5设置在导电镀膜层2上，第二电极7设置在石墨烯层4上。

实施例1：

1）将聚酰亚胺柔性衬底在去离子水中清洗干净并吹干；

2）在聚酰亚胺柔性衬底上利用磁控溅射沉积40纳米厚的掺铟氧化锡；

3）在掺铟氧化锡层上利用物理气相沉积技术沉积6微米厚的碲化镉层，并在ITO层上预留生长第一电极的面积；

4）将单层石墨烯转移至碲化镉层上；

5）在石墨烯上旋涂硒化镉量子点溶液，并在石墨烯上预留生长第二电极的面积；所述硒化镉量子点直径为1nm-1μm；

6）在石墨烯预留面积处以及ITO层上预留面积处涂覆银浆并烘干；得到硒化镉增强的石墨烯/碲化镉太阳能电池。