【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于gaas太阳能电池领域，更具体地，涉及一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，gaas(砷化镓，gallium arsenide)太阳电池以其直接带隙、优异的光电转换效率和抗辐射性能等优势，在航空航天电池领域获得了广泛的应用。根据shockley-queisser模型，单结gaas太阳电池的光电转换效率可以达到30％。但是由于其存在界面载流子复合，表面光子损失等多种因素限制，使得目前所制备的gaas太阳电池效率仍与理论值有一定的差距。
2、为了提升gaas太阳电池的光电转换效率，一种常用的手段就是通过光学管理工程减少电池表面的光学反射，提升太阳光的吸收利用，从而来提升器件的光电转换效率。目前常用的减少表面光子损失的方式为采用减反射膜和表面陷光微纳结构两种方式。常见的表面陷光结构多为具有蛾眼仿生的不同表面形貌结构，例如纳米柱，纳米锥，纳米球等。这种微纳结构一般是通过光刻或者纳米压印的方法进行图案化处理，其需要采用icp(电感耦合等离子体，inductively coupled plasma)或者湿法刻蚀的方式制备，需要用到大量有害危险液体和气体，对设备要求较高，工艺复杂，成本高昂。
3、以在gaas太阳能电池表面制作微纳结构为例，中国专利申请cn202111526602.7公开了一种gaas纳米锥肖特基结太阳能电池及其制备方法，提及了一种使用icp设备配合bcl3气体和氧气进行刻蚀获得gaas纳米锥的方式，该方案的操作相对简洁，但是需要使用bc
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述表面微纳结构制备复杂，成本高，危险性高问题，提供了一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池及其制备方法，通过采用mbe进行微纳结构的生长，然后通过二维材料湿法转移的方法，转移到gaas异质结太阳能电池上，得到需要的蛾眼仿生微纳结构。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，包括自下而上的背面电极、gaas衬底、空穴传输层、抗反射层和正面电极；所述抗反射层为具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱薄膜。
4、优选的，所述具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱为gan、ingan、inn中的一种或多种，纳米柱高度为10-100nm，直径为20-60nm，纳米柱之间间距为5-30nm。
5、优选的，所述空穴传输层为导电透光的二维材料，包括石墨烯、mxene、碳纳米管、tmds、pedot:pss中的一种或多种；所述空穴传输层的厚度为80-120nm。
6、优选的，所述gaas衬底为n型gaas衬底，厚度为250～350μm，si掺杂浓度为(1～3)×1018/cm3，晶面为(110)晶面。
7、优选的，所述背面电极为au，厚度为100～120nm；所述正面电极是银、钛、铜、镍、铂、氧化铟锡中的一种或多种，厚度为100～120nm。
8、一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤一，使用mbe设备在带有sio2层的si衬底上自催化生长蛾眼仿生微纳结构纳米柱；
10、步骤二，在步骤一生长好的纳米柱表面旋涂一层pmma，进行干燥，放入稀酸或者稀碱中刻蚀除去sio2层进行剥离；
11、步骤三，清洗好gaas衬底片，然后在其上转移一层二维材料薄膜，得到gaas/二维材料异质结太阳能电池；
12、步骤四，将步骤二中剥离的微纳结构纳米柱薄膜捞起并覆盖在步骤三的gaas/二维材料异质结太阳能电池表面，干燥；
13、步骤五，将步骤四中的电池放于丙酮中清洗，去除pmma；
14、步骤六，在步骤五所得器件上蒸镀背面电极和正面电极，最后得到具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池。
15、优选的，步骤一所述的具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱可以是gan、ingan、inn等。
16、优选的，步骤一所述的mbe生长的微纳结构纳米柱其生长温度在400℃～800℃，n源射频功率在300w～400w，ga源和in源温度在800℃～900℃。
17、进一步优选的，步骤一所述的mbe生长的微纳结构纳米柱其生长温度在750℃～800℃，n源射频功率在400w，ga源和in源温度在870℃～900℃。
18、优选的，步骤二所述的pmma旋涂转速为1000～3000rpm，时间为10～30s，干燥温度为80℃～100℃，时间为5～10min，酸或碱浓度为10％～15％，浸泡时间为10～15min。
19、优选的，步骤三所述的二维材料包括石墨烯、mxene、碳纳米管、tmds、pedot:pss等所有导电透光的材料。
20、优选的，步骤四所述的干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为5～10min。
21、优选的，步骤五所述的浸泡丙酮时间为10～15min。
22、优选的，步骤二所述的酸或碱可以是hf、koh、naoh等。
23、本专利技术所使用的mbe生长微纳结构方式，可以避免通过光刻和纳米压印的复杂步骤，以及需要用到危险气体和液体进行刻蚀形成微纳结构。本专利技术可以简单的通过湿法转移工艺到gaas异质结太阳能电池上，避免了在异质结太阳能电池上进行光刻或者纳米压印以及刻蚀等工艺对太阳能电池造成的损伤，将蛾眼仿生微纳结构制备和异质结太阳能电池制备工艺分开，有效的保护了gaas异质结太阳能电池，通过此种方式构建的具有蛾眼仿生抗反射层的gaas异质结太阳电池，不但可以降低工艺危险性，并且相较于平面反射层具有更好的光电转换效率，避免了制备好的异质结太阳能电池在后续制造抗反射层中带来的损伤。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
25、本专利技术与现有所提及的光刻和纳米压印蚀刻法相比，所制备的具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的太阳能电池，同样可以满足器件制备过程中的使用要求，相比于不具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的太阳能电池，显著提高了光电转换效率，此外，还可以免去制备工艺带来的危险性，以及对异质结太阳能电池的损伤。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池，其特征在于，包括自下而上的背面电极、GaAs衬底、空穴传输层、抗反射层和正面电极；所述抗反射层为具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池，其特征在于，所述具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱为GaN、InGaN、InN中的一种或多种，纳米柱高度为10-100nm，直径为20-60nm，纳米柱之间间距为5-30nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为导电透光的二维材料，包括石墨烯、Mxene、碳纳米管、TMDs、PEDOT:PSS中的一种或多种；所述空穴传输层的厚度为80-120nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池，其特征在于，所述GaAs衬底为n型GaAs衬底，厚度为250～350μm，Si掺杂浓度为(1～3)×1018/cm3，晶面为(110)晶面。
5.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生
6.制备权利要求1-5任一项所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.权利要求6所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤一中，MBE生长的微纳结构纳米柱的生长温度在400℃～800℃，N源射频功率在300W～400W，Ga源和In源温度在800℃～900℃。
8.权利要求6所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤二中，PMMA旋涂转速为1000～3000rpm，时间为10～30s，干燥温度为80℃～100℃，时间为5～10min，酸或碱浓度为10wt％～15wt％，浸泡时间为10～15min，所述的稀酸或者稀碱为HF、KOH、NaOH中的一种或多种。
9.权利要求6所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤四所述的干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为5～10min。
10.权利要求6所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的GaAs太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤五中浸泡丙酮时间为10～15min。
...【技术特征摘要】
1.一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，其特征在于，包括自下而上的背面电极、gaas衬底、空穴传输层、抗反射层和正面电极；所述抗反射层为具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，其特征在于，所述具有蛾眼仿生微纳结构的纳米柱为gan、ingan、inn中的一种或多种，纳米柱高度为10-100nm，直径为20-60nm，纳米柱之间间距为5-30nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为导电透光的二维材料，包括石墨烯、mxene、碳纳米管、tmds、pedot:pss中的一种或多种；所述空穴传输层的厚度为80-120nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，其特征在于，所述gaas衬底为n型gaas衬底，厚度为250～350μm，si掺杂浓度为(1～3)×1018/cm3，晶面为(110)晶面。
5.根据权利要求1所述的一种具有蛾眼仿生微纳结构抗反射层的gaas太阳能电池，其特征在于，所述背面电极为au，厚度为100～120nm；所述正面电极是银、钛、铜、镍、铂...
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