[发明专利]一种基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池结构及其制备方法

权利要求书

1.一种制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将Si掺杂GaAs外延层(8)基片经清洗后退火处理，然后在基片的背面蒸镀一层金作为背电极层，得到Au背电极(9)，蒸镀结束后退火处理；

(2)通过液相法将石墨烯转移到所述Si掺杂GaAs外延层(8)的正面上，烘干处理后，得到第一石墨烯层(7)；

(3)通过电子束蒸镀在第一石墨烯层(7)上蒸镀10nm～30nm的Au层，随后进行真空退火，形成粒径为50～150nm的Au纳米颗粒层(6)；

(4)将Si/SiO₂复合衬底基片经清洗后退火处理，用步骤(2)中的液相法转移石墨烯至Si衬底表面，烘干处理，得到第二石墨烯层(5)，随后用分子束外延法在第二石墨烯层(5)上制备InGaN纳米柱阵列层(4)；

(5)使用HF溶液将步骤(4)所述Si/SiO₂复合衬底基片的SiO₂层腐蚀去除，剥离第二石墨烯层(5)/InGaN纳米柱阵列层(4)复合结构，随后转移到超纯水中反复漂洗，并转移到步骤(3)所述Au纳米颗粒层(6)上；

(6)使用液相法将石墨烯转移至InGaN纳米柱阵列层(4)上，烘干处理，得到第三石墨烯层(3)结构；

(7)利用掩膜版，在第三石墨烯层(3)上用电子束蒸镀法制备一层Al₂O₃作为减反射层(1)；

(8)利用掩膜版，在第三石墨烯层(3)上和Al₂O₃减反射层(1)周围用电子束蒸镀法制备Au顶电极层(2)，得到所述基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池。

2.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，步骤(1)所述清洗包括：依次用丙酮、乙醇和超纯水进行超声清洗，然后用盐酸润洗，最后用去离子水进行冲洗。

3.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，步骤(1)所述Au背电极层(9)的蒸镀速率为0.7～1.5nm/s；所述退火处理的温度为150～300℃，退火处理时间为0.5～10min。

4.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，步骤(3)所述Au纳米颗粒层(6)的蒸镀速率为0.3～0.7nm/s，蒸镀的镀旋转速率为3～7s/圈，蒸镀温度控制在20～40℃；真空退火的温度为100～200℃，真空退火的时间为10s～5min。

5.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，步骤(5)所述HF溶液的浓度范围为0.01-1mol/L。

6.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，步骤(7)中所述Al₂O₃减反射层的蒸镀速率为0.1-0.4nm/s。

7.根据权利要求1所述的制备基于范德瓦耳斯力结合的GaAs/InGaN二结太阳电池的方法，其特征在于，所述太阳电池包括由下至上依次层叠的Au背电极(9)、Si掺杂GaAs外延层(8)、第一石墨烯层(7)、Au纳米颗粒层(6)、第二石墨烯层(5)、InGaN纳米柱阵列层(4)、第三石墨烯层(3)和Al₂O₃减反射层(1)，所述Al₂O₃减反射层(1)面积小于第三石墨烯层(3)的面积，在Al₂O₃减反射层(1)外围设置有Au顶电极(2)，且所述Au顶电极(2)与第三石墨烯层(3)接触。