一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法，包括硅片预处理、硅纳米线阵列引入、硅纳米线的表面钝化处理、对硅纳米线表面进行量子点修饰、石墨烯或碳纳米管的填充、窗口周围导电层引入、片层石墨烯转移、电极接入等八个步骤。本发明专利技术采用石墨烯量子点修饰的纳米硅为基底，目的在于大大增强太阳光利用范围，同时在硅纳米线之间填充高导电的掺杂石墨烯碎片或碳纳米管，有利于提高光生电子‑空穴对的有效分离，实现新型高效纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池领域。
技术介绍
近年来，太阳能因其储量无穷、不受地域限制、清洁无污染等优点而备受世界各国关注。石墨烯、纳米黑硅材料在第三代太阳能电池领域均表现出广阔的应用前景。在过去的数年中，石墨烯被广泛的应用于作为有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池的透明导电电极，还被与半导体结合形成肖特基结光伏器件；而基于硅纳米结构的多种太阳能电池也得到了广泛的研究并取得了长足的进步。基于石墨烯/硅纳米结构的肖特基结光伏器件能够充分的结合石墨烯和硅纳米结构在光伏能量转换方面的优势，并且能够大幅地降低器件成本，因此有望成为新一代太阳能电池中的佼佼者。目前，基于石墨烯/硅纳米结构的肖特基结光伏器件已有报道，但是相比于其他基于硅纳米结构的光伏器件，该类型光伏器件的能量转换效率仍然偏低。总体来说，限制石墨烯/硅纳米结构光伏器件性能提升的因素主要包括以下三个方面：（1）纳米硅表面存在的大量悬挂键和缺陷导致其表面载流子复合速率较高，从而大大降低光伏器件的光生电流；（2）石墨烯和硅之间的较低的肖特基势垒（0.6～0.7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：（1）硅片预处理：将洗净的硅片四周进行胶封，留出待处理窗口，然后置于1~40wt%的HF酸溶液中浸泡1~60min去除窗口表面的氧化层；（2）硅纳米线阵列引入：采用金属纳米颗粒辅助刻蚀法，在窗口表面引入具有亚波长结构的硅纳米线阵列；（3）硅纳米线的表面钝化处理：采用表面化学钝化或场钝化对硅纳米线阵列表面进行钝化；（4）对硅纳米线表面进行量子点修饰：采用化学沉积法在硅纳米线表面形成金属量子点修饰，或采用旋涂法在硅纳米线表面形成石墨烯量子点修饰；（5）石墨烯或碳纳米管的填充：采用旋涂法将石墨烯碎片或碳纳米管填充到硅纳米线间隙，填充完后在50~1...

【技术特征摘要】
1.一种纳米硅基石墨烯太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：（1）硅片预处理：将洗净的硅片四周进行胶封，留出待处理窗口，然后置于1~40wt%的HF酸溶液中浸泡1~60min去除窗口表面的氧化层；（2）硅纳米线阵列引入：采用金属纳米颗粒辅助刻蚀法，在窗口表面引入具有亚波长结构的硅纳米线阵列；（3）硅纳米线的表面钝化处理：采用表面化学钝化或场钝化对硅纳米线阵列表面进行钝化；（4）对硅纳米线表面进行量子点修饰：采用化学沉积法在硅纳米线表面形成金属量子点修饰，或采用旋涂法在硅纳米线表面形成石墨烯量子点修饰；（5）石墨烯或碳纳米管的填充：采用旋涂法将石墨烯碎片或碳纳米管填充到硅纳米线间隙，填充完后在50~100℃烘烤0.1~12h；（6）窗口周围导电层引入：将硅纳米线阵列遮挡，去除窗口四周胶封露出氧化层，采用物理气相沉积技术在窗口周围氧化层表面引入导电层并与硅片形成良好接触；（7）片层石墨烯转移：去除硅纳米线阵列的遮挡，采用湿法转移技术将大面积的片层石墨烯转移到硅纳米线阵列表面；（8）电极接入：对硅基底背面进行打磨除去氧化层，涂抹In-Ga合金或导电银浆并粘附在导电铜片上作为硅基底的欧姆电极，用银浆在窗口四周和铜片上用导线引出，完成电池制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）引入的硅纳米线长度为0.1～20μm，硅纳米线的直径为10～500nm，硅纳米线之间的间距为50～1000nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）采用化学钝化时所用钝化剂为碘酒、溴酒、甲基基团中的任意一种，采用场钝化时所用钝化剂为Al2O3、TiO2、SiNx、SiO2、a-Si:H中的任意一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）制备的钝化层厚度为5~200nm。5.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍元，马文会，于洁，秦博，杨佳，魏奎先，雷云，吕国强，谢克强，伍继君，杨斌，戴永年，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53