[发明专利]一种GaAs表面钝化增强石墨烯肖特基结太阳电池性能的方法

说明书

本发明属于太阳电池的技术领域，公开了一种GaAs表面钝化增强石墨烯肖特基结太阳电池性能的方法。方法为：(1)将一面镀有背电极的GaAs片置于硫醇溶液中，钝化处理，GaAs片未镀有背电极的表面形成钝化膜；(2)将GaAs片中镀有背电极的一面称为下表面，另一面成为上表面；将石墨烯转移至GaAs片的上表面，获得石墨烯层；(3)在石墨烯层上制备正电极。本发明的方法解决了石墨烯和GaAs之间的界面问题，降低了复合速率，提高了石墨烯/GaAs肖特基结太阳能电池的光电转换效率，增强了石墨烯/GaAs肖特基结太阳能电池性能；本发明的方法简单有效，并使电池光电转换效率增强效果明显。

技术领域

本发明属于太阳电池的技术领域，特别涉及一种GaAs表面钝化增强石墨烯肖特基结太阳电池性能的方法。

背景技术

近些年来，人口的增加和社会的进步使人类对能源的需求不断增加，化石能源作为不可再生能源逐渐消耗殆尽；现在环境问题也得到全世界的关注，特别是雾霾问题的出现也与化石能源的使用有很大关系。在这个背景下，太阳能作为不衰竭的清洁能源成为全世界研究开发的热点。在新一代太阳能电池中，石墨烯与GaAs结合(Gr/GaAs)的肖特基结太阳能电池又因其优异的性能得到广泛关注。但是石墨烯与GaAs界面处的缺陷却大幅降低了太阳能电池的效率，影响界面性质的因素主要有两个，(1)GaAs表面未饱和悬挂键：GaAs表面由于周期性结构的突然中断而形成了许多未成对电子，这些电子处于不饱和状态，这是表面态的主要来源；(2)外来吸附物的污染：GaAs表面容易吸附空气中的水、灰尘、氧分子以及生长过程中的有机物分子等，而氧分子会与材料表面发生反应，生成氧化物，且这些氧化物会进一步与体材料作用，生成单质，这些生成的氧化物和单质对材料表面性质影响较大，且难以去除。这两个问题都会使界面处电子-空穴复合速率加快，从而降低石墨烯肖特基结太阳能电池的性能。

发明内容

为了解决石墨烯和GaAs的界面问题，降低表面复合速率，本发明的目的在于提供一种GaAs表面钝化增强石墨烯肖特基结太阳能电池性能的方法，能够有效提高光电转换效率高且工艺简单。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种GaAs表面钝化增强石墨烯肖特基结太阳能电池性能的方法，包括以下步骤：

(1)将一面镀有背电极的GaAs片置于硫醇溶液中，钝化处理，GaAs片未镀有背电极的表面形成钝化膜；钝化处理的时间为1～24h；所述硫醇溶液的浓度为2～50mM(mmol/L)，优选为2～10M；所述硫醇为18硫醇或12硫醇，优选为18硫醇；

(2)将GaAs片中镀有背电极的一面称为下表面，另一面成为上表面；将石墨烯转移至GaAs片的上表面，获得石墨烯层；

(3)在石墨烯层上制备正电极。

步骤(1)中所述18硫醇溶液为18硫醇的乙醇溶液；

步骤(1)中所述一面镀有背电极的GaAs片通过以下方法制备得到：

(S1)镀背电极：将GaAs晶圆上蒸镀一层金属，作为背电极；所述金属为常规的电极材料，优选为金；背电极的厚度为50-200纳米；

(S2)电极退火：将镀有背电极的GaAs晶圆在保护性气体的氛围中，于200～600℃进行退火处理；所述退火处理的时间为1～20分钟，退火以提高电极与衬底间的黏附性及欧姆接触性能；

(S3)裂片：将镀有背电极的GaAs晶圆切割成方片，然后去除方片表面的杂质，获得一面镀有背电极的GaAs片。

所述去除方片表面的杂质是指将切割好的GaAs片依次采用丙酮、乙醇中超声清洗，然后用超纯水清洗，再采用盐酸溶液中处理，最后依次用超纯水和乙醇清洗。

步骤(2)中石墨烯层的层数为2～10层；