[发明专利]一种硅基太阳能电池

说明书

本发明公开了一种硅基太阳能电池，包括透明电极，透明电极为石墨烯薄膜，厚度不大于20nm，本发明用抽滤的方法制备薄膜，保证了薄膜的均匀性以及器件的稳定性；采用了水转移的方法，将石墨烯膜的厚度控制在纳米级别，提高了薄膜的透光率；转移过程中，引入了微观褶皱，增加了薄膜和光敏层的接触面积；高温处理后，石墨烯缺陷少，薄膜强度高，可以耐受柔性电极反复折叠过程中的应力变化。整个过程简单、绿色、极易操作。相比而言，该石墨烯薄膜具有高的电子迁移率，相对较低的光透过率，通过不断反射增加硅的太阳能吸收率，且其本身产生的电子孔穴，可以在内建电场的作用下分离，提高光转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种硅基太阳能电池。

背景技术

随着环境问题的日益严重，化石能源的无节制应用带来的环境问题日益引起大人们的关注。人们迫切希望找到可再生，无污染的新能源来替代重污染的化石能源。而太阳能作为地球声明之源，一直是人们关注的对象。其中石墨烯/硅太阳能电池是其中的应用之一，它是应用石墨烯(4.5eV)和硅(4.31eV)的功函不同而构建异质结，在太阳光照射到两者表面时，硅中的价电子吸收入射光中的光子能量发生跃迁，从而形成电子-空穴对。在内建电场的作用下，电子-空穴对被分离，并可经由石墨烯和硅传输到外电路当中，实现太阳能到电能的转换。

但是传统的石墨烯/硅太阳能电池是应用单层石墨烯或者少层机械剥离石墨烯作为透明导电电极，其存在以下几方面的问题，其一，石墨烯厚度低，吸光率太低；其二，单层石墨烯转移缺陷多，电子迁移率低，不利于光电子的传输；第三，少层石墨烯面积太小，不适合大量制备。

为此，我们设计了高强度、高导电、高透明的石墨烯膜，用于克服传统石墨烯存在的以上各种问题，并通过提高厚度，增加界面反射，同时石墨烯本身也可以吸收太阳能，在内建电场作用下，增加光的转化效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种硅基太阳能电池。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种硅基太阳能电池，具有两层结构，其中一层为硅层，另一层为石墨烯层，石墨烯层与硅层贴合；石墨烯层厚度不大于20nm，通过以下方法制备得到：

(1)在AAO基底膜上抽滤得到氧化石墨烯膜；

(2)将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以氧化石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，氧化石墨烯膜漂浮于水面。

(3)用硅片将漂浮于水面的氧化石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面；

(4)室温下蒸发氧化石墨烯膜中的水分，使得氧化石墨烯膜水含量大于50wt％；将蒸发处理后的氧化石墨烯膜进行冷冻干燥，氧化石墨烯膜从硅片表面脱离。

(5)对氧化石墨烯膜在2000～3000℃进行还原，使得其电导率大于0.5MS/m。

进一步地，所述步骤2中，按压位置为AAO基底膜的边缘。

进一步地，所述步骤1中石墨烯的厚度为4nm。

进一步地，所述AAO基底膜的表面的孔隙率不小于40％。