[发明专利]一种柔性石墨烯硅太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种柔性石墨烯硅太阳能电池的制备方法，首先制备柔性硅片，然后将柔性硅片进行封闭处理，再在柔性硅片表面引入倒金字塔结构，采用化学钝化或/和场钝化的方法对硅片表面进行钝化，然后采用旋涂法实现石墨烯量子点对硅片表面的修饰，再引入导电层和转移片层石墨烯，最后接入电极，完成柔性石墨烯硅太阳能电池的制备，本发明制备了超薄柔性硅，使得硅可弯曲且减少了硅量的使用，采用低成本的化学刻蚀和金属铜催化化学刻蚀技术在超薄硅基底表面引入了大规模倒金字塔阵列，增加了硅基底光谱吸收率且降低硅的表面积，将石墨烯与量子点层引入至石墨烯超薄硅界面处，起到减反涂层和电子阻挡层的作用，使电池更高效，应用前景广阔。

主权项

1.一种柔性石墨烯硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）柔性硅片的制备：将硅片洗净后置于质量浓度为20~90%的KOH或NaOH溶液中进行刻蚀，刻蚀时间为0.2~12h，刻蚀温度为25~90℃，刻蚀后的硅片具有柔性；（2）柔性硅片的密封处理：将步骤（1）柔性硅片上表面留出中间部分作为窗口，将上表面除窗口外的其余部分进行胶封处理，然后将硅片置于质量浓度为1~40%的HF酸溶液中浸泡1~60min，去除窗口表面和硅片背面的氧化层；（3）倒金字塔结构的引入：将步骤（2）浸泡后的硅片置于HF‑Cu(NO₃)₂‑H₂O₂刻蚀液中，刻蚀液中HF的浓度为0.1~10mol/L，Cu(NO₃)₂ 的浓度为0.01~0.4 mol/L，H₂O₂ 的浓度为0.5~5.0mol/L，刻蚀时间为3~60min，刻蚀温度为25~60℃，刻蚀后将硅片置于质量浓度为5~50%硝酸溶液中浸泡1~50min，然后再置于质量浓度为1~10%HF溶液中浸泡1~30min，最后用去离子水冲洗硅片，即在硅片表面引入倒金字塔结构；（4）柔性硅片表面的钝化处理：采用化学钝化或/和场钝化对步骤（3）引入倒金字塔结构的硅片表面进行钝化；（5）硅片表面量子点的修饰：采用旋涂法使石墨烯量子点修饰步骤（4）钝化后的硅片，即将石墨烯量子点分散在有机溶剂中，然后将有机溶剂滴到硅片表面，在旋转下石墨烯量子点进入硅片表面进行修饰，然后再将硅片在50~100℃条件下烘烤0.1~5h；（6）引入窗口周围导电层：将硅片中间窗口上的倒金字塔层进行遮挡，然后采用物理气相沉积技术在窗口周围的氧化层表面引入导电层并与硅片形成接触；（7）转移片层石墨烯：采用湿法转移技术将片层石墨烯转移到倒金字塔织化的柔性硅片表面；（8）电极的接入：将硅基底背面进行打磨除去自然氧化层，然后在硅基底背面涂抹In‑Ga合金或导电银浆，然后粘附在导电铜片上作为硅基底的欧姆电极，用导电银浆将导线固定在窗口周围和铜片上，并通过导线引出正负极，完成柔性石墨烯硅太阳能电池的制备。