[发明专利]一种具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池，其特征在于，其结构自下而上依次包括：背面电极、GaAs衬底、石墨烯层、PEDOT:PSS空穴传输层、减反射层、介电层和正面电极。

2.根据权利要求1所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池，其特征在于，所述PEDOT:PSS空穴传输层由PEDOT:PSS制备得到，厚度为80～120nm；所述减反射层为20～100nm厚度的Al₂O₃减反射层。

3.根据权利要求1所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池，其特征在于，所述GaAs衬底为N型掺杂的GaAs外延层，晶向为[100]，n型掺杂浓度为1×10¹⁷～3×10¹⁸cm^-3。

4.根据权利要求1所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池，其特征在于，所述背面电极的厚度为100～250nm的Au电极；GaAs衬底的厚度为300～380μm；石墨烯层为1～5层原子厚度；正面电极为Ag电极，厚度为2-5μm。

5.一种权利要求1～4任意一项所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一，在洁净的N型GaAs衬底的一面蒸镀背面电极，退火处理得到背面电极/N型GaAs衬底；

步骤二，将石墨烯层转移至步骤一N型GaAs衬底的另一面，干燥后得到背面电极/N型GaAs衬底/石墨烯；

步骤三，将PEDOT：PSS水溶液、有机溶剂和表面活性剂混合均匀，得到PEDOT：PSS旋涂液；

步骤四，将步骤三的PEDOT：PSS旋涂液旋涂到步骤二的石墨烯层上形成PEDOT:PSS空穴传输层，然后退火处理；

步骤五，在步骤四的PEDOT:PSS空穴传输层上蒸镀Al₂O₃，得到减反射层；

步骤六，在步骤五的减反射层的四周加工上介电层，再将正面电极材料涂在所述介电层与减反射层的边界处，形成正面电极，烘干，即得到具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池。

6.根据权利要求5所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤一蒸镀背面电极前先对所述N型GaAs衬底进行清洁，步骤二将石墨烯层转移至步骤一N型GaAs衬底前进行清洁；清洁方法如下：依次用丙酮、无水乙醇、水进行超声清洗，然后用酸溶液去除GaAs衬底表面氧化层，最后用氮气吹干。

7.根据权利要求5所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤一背面电极的蒸镀速率为0.5～2nm/s；退火处理为将蒸镀后的N型GaAs衬底加热至250～400℃，保温10～40s后，降温至室温。

8.根据权利要求5所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤二的干燥温度为100～200℃；将干燥后的背面电极/N型GaAs衬底/石墨烯进行清洗和干燥处理。

9.根据权利要求5所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤三所述PEDOT：PSS旋涂液中，PEDOT：PSS水溶液的质量分数为90％～96.5％，有机溶剂的质量分数为3％～8％，表面活性剂的质量分数为0.5％～2％。

10.根据权利要求5所述具有PEDOT:PSS/石墨烯/GaAs结构的太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤四中所述退火处理为加热至温度120～140℃，热处理时间为15～30min；步骤五中所述减反射层的蒸镀速率为0.2～0.5nm/s；步骤六中所述烘干的温度为80～120℃，加热烘干时间为30～50min。