【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料领域，更具体地，涉及一种gaas/wse2异质结太阳能电池及其制备方法，属于gaas太阳电池领域。
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％。过渡金属二硫族化物(tmds)材料由于其令人满意的电子和光电子特性而得到了广泛的研究，其具有可调的带隙和较高的光吸收系数，与si、gaas等半导体组合制备而成的2d/3d异质结已被证明拥有出色的光电性能。
2、文献photovoltaic activity of wse2/si hetero junction.materialsresearch bulletin(2019)中报道了si/wse2异质结的制备，在该文献中wse2薄膜是通过块状wse2进行液相剥离，然后通过滴铸旋涂的方式在衬底上形成异质结，该方法形成的wse2薄膜容易发生团聚，并且浓度低不易形成薄膜。在过去的研究中还未有见过gaas/wse2异质结光伏器件的报道。
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述所提出的问题，提供了一种gaas/wse2异质结太阳能电池制备方法，通过磁控溅射和cvd的两步法生长wse2薄膜，再通过二维材料湿法转移技术，在gaas上形成异质结，最后蒸镀上电极制备成gaas/wse2异质结太阳能电池。>
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gaas/wse2异质结太阳能电池，包括自下而上的背面电极、gaas衬底、wse2空穴传输层和正面电极。
4、优选的，所述wse2空穴传输层的厚度为80-150nm。
5、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。
6、优选的，所述背面电极为au；所述背面电极的厚度为100～120nm；所述的正面电极是银、钛、铜、镍、铂、氧化铟锡中的一种或多种；所述正面电极的厚度为100～120nm。
7、一种gaas/wse2异质结太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
8、步骤一，对带有sio2层的si片装在磁控溅射仪样品台，采用w金属靶材，在具有sio2层的si片上溅射一层薄的w金属薄膜；
9、步骤二，将步骤一中制备好的样品放入cvd中下游的石英舟中，上游在石英舟中装入se粉，通入氮气，在一定温度下进行wse2薄膜的生长；
10、步骤三，在步骤二得到的样品上旋涂一层pmma并干燥，放入稀hf酸溶液中刻蚀，剥离出wse2薄膜；
11、步骤四，将n型gaas背面蒸镀一层背面电极，经过清洗过后，将步骤三中的wse2薄膜通过湿法转移到gaas衬底上，然后浸泡在丙酮中去除pmma并干燥；
12、步骤五，利用步骤四得到gaas/wse2异质结的正面蒸镀一层正面电极，即可得到一种gaas/wse2异质结太阳能电池。
13、本专利技术所使用的通过磁控溅射和cvd两步法制备wse2能够形成均匀的较大尺寸的薄膜，并且形成的薄膜能够简单通过湿法转移技术转移至gaas衬底表面，异质结电池易于制备，在光伏器件领域具有较好的发展前景。
14、优选的，步骤一所述的w金属靶材纯度为99.999％，直流溅射功率为10w～30w，溅射时间为2～20s，真空度为0.4～0.8pa。
15、进一步优选的，步骤一中，直流溅射功率为15w～20w，溅射时间为8～10s，真空度为0.49pa。
16、优选的，步骤二所述的se粉纯度为99.999％，se粉和si衬底的距离为5～10cm，生长温度为550～700℃，通入n2的通量为50～100sccm，保温时间为10～30min。
17、进一步优选的，步骤二中，se粉和衬底的距离为10cm，生长温度为600～650℃，通入n2的通量为80sccm。
18、优选的，步骤三所述的旋涂pmma，转速为1000～3000rpm，时间15～30s，干燥温度为60～80℃稀hf酸溶液浓度为5wt％～15wt％，刻蚀时间为10～15min。
19、优选的，步骤四所述的au背电极厚度为100～120nm，需要进行退火处理形成欧姆接触，退火温度为300～350℃。
20、优选的，步骤四所述gaas的清洗溶液为丙酮、乙醇、10wt％的稀盐酸，在丙酮中的浸泡时间为10～15min，干燥温度60～80℃。
21、优选的，步骤五所述的正面电极可以是银、钛、铜、镍、铂、氧化铟锡等。
22、优选的，步骤五所述的正面电极厚度为100～120nm。
23、优选的，步骤四所述的n型gaas厚度为250～350μm，si掺杂浓度为(1～3)x1018/cm3晶面为(110)晶面。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
25、本专利技术通过磁控溅射和cvd两步法制备wse2能够形成均匀的较大尺寸的薄膜，并且形成的薄膜能够简单通过湿法转移技术转移至gaas衬底表面，异质结电池易于制备，提出的gaas/wse2异质结光伏器件在光伏领域具有较好的发展前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池，其特征在于，包括自下而上的背面电极、GaAs衬底、WSe2空穴传输层和正面电极。
2.根据权利要求1所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池，其特征在于，所述WSe2空穴传输层的厚度为80-150nm。
3.根据权利要求1所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池，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。
4.根据权利要求1所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面电极为Au；所述背面电极的厚度为100～120nm；所述的正面电极是银、钛、铜、镍、铂、氧化铟锡中的一种或多种；所述正面电极的厚度为100～120nm。
5.制备权利要求1-4任一项所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤一所述的W金属靶材纯度为99.999％，直
7.根据权利要求5所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤二所述的Se粉纯度为99.999％，Se粉和Si衬底的距离为5～10cm，生长温度为550～700℃，通入N2的通量为50～100sccm，保温时间为10～30min。
8.根据权利要求5所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤三中旋涂PMMA，转速为1000～3000rpm，时间15～30s，干燥温度为60～80℃，稀HF酸溶液浓度为5wt％～15wt％，刻蚀时间为10～15min。
9.根据权利要求5所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤四所述的Au背面电极厚度为100～120nm，需要进行退火处理形成欧姆接触，退火温度为300～350℃。
10.根据权利要求5所述的一种GaAs/WSe2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤四所述n型GaAs的清洗溶液为丙酮、乙醇、10wt％的稀盐酸，在丙酮中的浸泡时间为10～15min，干燥温度60～80℃。
...【技术特征摘要】
1.一种gaas/wse2异质结太阳能电池，其特征在于，包括自下而上的背面电极、gaas衬底、wse2空穴传输层和正面电极。
2.根据权利要求1所述的一种gaas/wse2异质结太阳能电池，其特征在于，所述wse2空穴传输层的厚度为80-150nm。
3.根据权利要求1所述的一种gaas/wse2异质结太阳能电池，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。
4.根据权利要求1所述的一种gaas/wse2异质结太阳能电池，其特征在于，所述背面电极为au；所述背面电极的厚度为100～120nm；所述的正面电极是银、钛、铜、镍、铂、氧化铟锡中的一种或多种；所述正面电极的厚度为100～120nm。
5.制备权利要求1-4任一项所述的一种gaas/wse2异质结太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种gaas/wse2异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤一所述的w金属靶材纯度为99.999％，直流溅射功率为10w～30...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。