[发明专利]一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在砷化镓衬底或外延片的一面制备背电极；

(2)采用湿法转移将石墨烯转移至步骤(1)所述砷化镓衬底或外延片的另一面，干燥后，在石墨烯表面制备栅电极；

(3)在栅电极表面旋涂纳米压印胶并半固化成薄膜，然后采用纳米压印技术将半固化薄膜制备成表面阵列式微纳透镜图案，即得具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池；

其中纳米压印技术所用软模板为纳米透镜结构软模板，其表面图案为阵列分布的凹面镜结构，图案直径为100～200nm，厚度为50～200nm，图案间距为100～200nm。

2.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述旋涂工艺为：将步骤(2)所得背面电极-砷化镓-石墨烯-栅电极放置在旋涂机中，在栅电极一面的中心位置滴加纳米压印胶混合液，旋涂机转速2000～5000r/min，旋涂时间为60～200s，其中滴加的纳米压印胶混合液体积与砷化镓衬底或外延片的面积比为0.05～0.2mL/cm²；所述纳米压印胶混合液为GLR Primer增粘剂与GLR-Plus紫外纳米压印胶按照体积比1:1的混合液。

3.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述半固化的温度为100～150℃，时间为1～4min；

步骤(3)所述纳米压印技术的条件为：工作温度为室温，接触压力为5～20MPa，启动和复位位移速度为0.5～2mm/s，接触和脱离位移速度为0.01～0.05mm/s，紫外曝光时间为30～120s，曝光后固化时间为2～5min。

4.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述栅电极包括主栅电极和细栅电极，所述主栅电极沿石墨烯层表面边界分布，厚度为50～150nm，宽度为50～200μm；所述细栅电极厚度为50～150nm，宽度为3～5μm，间距为200～500μm。

5.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述栅电极包括厚度为100nm、宽度为3μm、间距为300μm的细栅电极和沿石墨烯层表面边界分布的厚度为100nm、宽度为100μm的主栅电极；

步骤(3)所述纳米压印胶的旋涂时间为120s；

步骤(3)所述软模板的图案参数为：直径100～200nm，厚度50～200nm，间距100～200nm；

步骤(3)纳米压印过程中紫外曝光时间为60s。

6.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述表面阵列式微纳透镜图案采用立方阵列排布。

7.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述砷化镓外延片指沿(100)晶面外延生长的外延片；

步骤(1)所述砷化镓衬底或外延片为单结砷化镓、双结镓铟磷/砷化镓和三结镓铟磷/砷化镓/锗中的至少一种；

步骤(1)所述背电极和步骤(2)所述栅电极的材料均为金、银、钛、铜、铂和镍中的至少一种。

8.根据权利要求1所述一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述石墨烯的层次为1～5层；所述湿法转移的方法为：将铜基石墨烯浸泡入FeCl₃水溶液中并取出铜基，利用聚甲基丙烯酸甲酯片将石墨烯依次转移到丙酮、乙醇、去离子水、稀盐酸和去离子水中并分别超声清洗，然后将石墨烯转移到砷化镓衬底上。