【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热光伏电池，具体涉及一种异质pn结型红外光电池及其制备方法。
技术介绍
1、热光伏技术(tpv)是一种红外光伏能量转换技术，利用半导体pn结在热辐射体的近红外光照射下产生光伏效应，输出电能。热光伏所用热源具有普适性，燃料燃烧热能、聚光太阳能和工业废热均可作为潜在的能量输入，具有广泛的应用前景。tpv辐射体的光主要分布在长波区域(对应低能光子)，因此tpv电池需要选择禁带宽度较小的半导体与之匹配。目前tpv电池主要基于红外锑化物半导体(gasb、ingaassb等)，ⅲ-ⅴ族半导体(ingaas、inasp等)制备而成。其中，gasb在常温下禁带宽度为0.72ev，与传统的si电池相比，其光谱响应可达1.73μm，所需辐射器温度更低，与人造热源相结合可产生较高的输出功率，逐渐成为tpv电池材料的研究热点。tpv电池的主体部分是半导体pn结，其制备工艺有体材料扩散和外延生长技术等。目前，用体材料扩散技术制备的gasb电池是目前唯一商品化的tpv电池，但是体材料扩散制备工艺相对复杂，对设备要求高；虽然，外延生长技术工艺过程相对复杂，但近年来也随着半导体工业的发展而迅速崛起。如利用mocvd法制备的gainassb/gasb tpv电池具有较高的能量转换效率，该技术以热分解的形式在衬底表面缓慢生长各种高质量单晶薄层材料，因此导致所需设备价格昂贵，生长周期缓慢以及衬底质量要求高等缺点。
2、公开号为[cn115377237a]的专利申请，公开了一种锑化铝薄膜太阳能电池，所述的异质pn结由n-cds和p-alsb构
3、公开号为[cn212257428u]、名称为一种异质pn结空间电池外延片的专利申请，属于太阳能电池
，其技术方案要点是，包括从上至下依次叠加组合在一起的gaas欧姆接触层、顶电池、gainp/algaas隧穿结层、中电池、gaas隧穿结层、gaas/gainas缓冲层和底电池，其中，顶电池包括从上至下依次叠加组合在一起的alinp窗口层、gainp发射区层、gainp基区层和algainp背面场层，中电池包括从上至下依次叠加组合在一起的alinp窗口层以及gainas发射区层、gainas基区层、algainas背面场层和gainas/algainas分布式布拉格反射镜反射层，底电池包括从上至下依次叠加组合在一起的gainp发射区层以及gainp成核层和ge衬底，底电池为异质ge/gainp pn结结构。由于该专利申请采用金属有机化学气相沉淀(mocvd)制备工艺专利技术了多层叠加电池叠加技术，因此电池器件的层间电阻较大且器件较厚，导致底层电池无法充分利用太阳光的缺点，成本高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种异质pn结型红外光电池及其制备方法，通过在n型gasb基片表面沉积pbs薄膜构筑异质pn结，得到的pn异质结型红外光电池，具有良好的pn结电学特性、红外光转换性能好、生长周期快、衬底质量要求低、结构简单、成本较低以及界面电阻小的特点。
2、一种异质pn结红外光电池，包括顶部叉指电极au电极、底部的背电极ti/ag电极，以及位于顶部叉指电极与底部背电极之间的gasb/pbs异质pn结构成。
3、所述gasb/pbs异质pn结，为在te掺杂的n型gasb基片表面外延生长p型pbs层。
4、一种异质pn结红外光电池的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1，将te掺杂的n型gasb基片依次放入二甲苯、丙酮中浸泡2-3min去除gasb基片表面的油脂、杂质、灰尘污染物，随后浸泡在1-3mol/l盐酸2-5min，去除gasb基片表面的氧化层，接着用去离子水清洗gasb基片，氮气枪吹干；
6、步骤2，用环氧树脂包覆步骤1得到的n型gasb基片的底面与侧面，随后将其置于p型pbs沉积液中进行薄膜沉积，经过30-90min沉积后将沉积pbs的gasb基片取出，去离子水清洗干净，随后在丙酮中洗去多余的环氧树脂，去离子水清洗，氮气吹干，随后在200-300℃退火4-6小时，得到gasb/pbs异质pn；
7、步骤3，顶部叉指电极和背电极的制备
8、通过磁控溅射在步骤2得到的gasb/pbs异质pn结背面溅射ti/ag做背电极，溅射完毕后在gasb/pbs异质pn结顶面旋涂光刻胶，利用剥离(lift-off)工艺在gasb/pbs异质pn结表面制备出线宽为5-30μm、间距为5-200μm的顶部叉指电极au电极；
9、步骤4，gasb/pbs异质pn结红外光电池的制备
10、用银浆将cu漆包线分别与步骤3制备的顶部叉指电极au电极与背电极ti/ag电极连接，在50-80℃热板上烘干，得到异质pn结红外光电池，将制备的异质pn结红外光电池固定在ito片上进行电学性能测试，并将gasb/pbs异质pn结置于测试台架进行电池性能测试。
11、所述步骤2中的p型pbs沉积液由硝酸铅、硫脲与氢氧化钠进行混合得到，按照化学计量比计，硝酸铅：硫脲：氢氧化钠＝(0.05-0.3):(0.1-0.3):(0.5-0.7)。
12、所述步骤2中pbs沉积层厚度为0.5–200μm。
13、所述步骤3中ti/ag做背电极，ti电极厚度为50-100nm，ag电极厚度为150-250nm。
14、所述步骤3中顶部叉指电极au电极，厚度为50-80nm。
15、相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
16、1.本专利技术由于选用窄禁带宽度的p型pbs作为n型gasb基片的外延层，因此具有良好的pn异质结特性以及红外光转换性能好的特点。
17、2.本专利技术由于p型pbs作为n型gasb基片外延层构建异质结，在其表面制备高效率gasb/pbs新型pn异质结热红外电池，相较于热扩散技术和mocvd外延生长gainassb/gasb异质结热红外电池，本专利技术制备的异质pn结红外光电池具有制备工艺简单、成本低、适用范围广且适合批量化生产的特点。
18、综上所述，本专利技术通过在n型gasb基片表面沉积pbs薄膜构筑异质pn结，得到的pn异质结型红外光电池，具有良好的pn结电学特性、红外光转换性能好、生长周期快、衬底质量要求低、结构简单、成本较低以及界面电阻小的特点。
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1.一种异质PN结红外光电池，其特征在于，包括顶部叉指电极Au电极、底部背电极Ti/Ag电极，以及位于顶部叉指电极与底部背电极之间的GaSb/PbS异质PN结构成。
2.根据权利要求1所述的异质PN结红外光电池，其特征在于，所述GaSb/PbS异质PN结，为在Te掺杂的n型GaSb基片表面外延生长p型PbS层。
3.基于权利要求1-2任一项所述的异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的p型PbS沉积液由硝酸铅、硫脲与氢氧化钠进行混合得到，按照化学计量比计，硝酸铅：硫脲：氢氧化钠＝(0.05-0.3):(0.1-0.3):(0.5-0.7)。
5.根据权利要求3所述的异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2中PbS沉积层厚度为0.5–200μm。
6.根据权利要求3所述的异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3中Ti/Ag做背电极，Ti电极厚度为50-100nm，Ag电极厚度为150-250nm
7.根据权利要求3所述的异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3中顶部叉指电极Au电极，厚度为50-80nm。
8.一种异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种异质PN结红外光电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种异质pn结红外光电池，其特征在于，包括顶部叉指电极au电极、底部背电极ti/ag电极，以及位于顶部叉指电极与底部背电极之间的gasb/pbs异质pn结构成。
2.根据权利要求1所述的异质pn结红外光电池，其特征在于，所述gasb/pbs异质pn结，为在te掺杂的n型gasb基片表面外延生长p型pbs层。
3.基于权利要求1-2任一项所述的异质pn结红外光电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的异质pn结红外光电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的p型pbs沉积液由硝酸铅、硫脲与氢氧化钠进行混合得到，按照化学计量比计，硝酸铅：硫脲：氢氧化钠＝(0.05-0.3):(0.1-0.3):(0.5-0.7)。
【专利技术属性】
技术研发人员：吴巍炜，张璐，杨轩，何川，张劲松，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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