一种基于石墨烯和硒化镉纳米结构的叠层太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于石墨烯和砸化镉纳米结构的叠层太阳能电池。
【背景技术】
[0002]为了摆脱市场上硅基太阳能昂贵和工艺繁琐所带来的影响，Robel等人设计了一种基于砸化镉纳米结构的叠层太阳能电池。其方法是通过在二氧化钛衬底上依次叠放不同尺寸的砸化镉纳米晶体，通过砸化镉对太阳光的层层吸收，使光吸收效率达到最佳并有效降低了热效应对太阳能电池的影响。但不同尺寸的砸化镉纳米结构禁带宽度所覆盖的光波段的范围有限，致使其无法实现对波长大于700nm及波长小于470nm的光的吸收利用。因而急需一种新结构的太阳能电池来实现对太阳光全波段的充分利用。石墨烯是一种带隙为零且导电性极好的纳米材料，可以通过掺杂来实现对其禁带宽度的调控，因而石墨烯在太阳能电池方面的利用备受关注。
【发明内容】
[0003]为解决上述叠层太阳能电池不能吸收全波段太阳光而导致的光电转换效率低的问题，本实用新型提供了一种基于石墨烯和砸化镉纳米结构的叠层太阳能电池，其结构从上到下依次为:金属上电极1、宽带隙石墨烯叠层2、砸化镉纳米叠层3、窄带隙石墨烯叠层
4、金属下电极5。本实用新型的特点在于:所述宽带隙石墨烯叠层用以吸收短波段波长的太阳光，所述砸化镉纳米叠层用以吸收可见光，所述窄带隙石墨烯叠层用以吸收长波段波长的太阳光，并利用石墨烯材料薄而坚硬的特点，将其直接作为太阳能电池的衬底。本实用新型的优点在于:以不同带隙宽度的石墨烯叠层和砸化镉叠层相结合，达到对太阳光全面的吸收，并充分发挥石墨烯优越的导电性能，最终实现提高太阳能电池光电转换效率的目的。
【附图说明】
[0004]附图1为本实用新型太阳能电池结构示意图。
[0005]附图2为本实施例中太阳能结构示意图。
[0006]附图1标号说明如下:
[0007]I——金属上电极；
[0008]2----宽带隙石墨稀叠层；
[0009]3----砸化锦纳米叠层；
[0010]4----窄带隙石墨烯叠层；
[0011]5——金属下电极。
【具体实施方式】
[0012]本实用新型按附图2各层结构，它包括从上到下依次分布的金属上电极1、宽带隙石墨稀叠层2、砸化镉纳米叠层3、窄带隙石墨稀叠层4、金属下电极5。本实施例中，所述η型石墨烯通过氮或磷掺杂；所述P型石墨烯通过硼掺杂；所述金属上电极和下电极均通过蒸发法制备，且厚度在10-50nm之间。所述的宽带隙石墨烯叠层按图2所示其包括:第一石墨稀太阳能子电池6、第二石墨稀太阳能子电池7、第三石墨稀太阳能子电池8。其中第一石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为3.0eV的η型和ρ型石墨烯；第二石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为2.5eV的η型和ρ型石墨烯；第三石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为2.0eV的η型和ρ型石墨烯。所述砸化镉纳米叠层按图2所示其包括:第一砸化镉太阳能子电池9、第二砸化镉太阳能子电池10、第三砸化镉太阳能子电池Ilo其中第一砸化镉太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为1.SeV的η型和ρ型砸化镉；第二砸化镉太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为1.5eV的η型和ρ型砸化镉；第三砸化镉太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为1.3eV的η型和ρ型砸化镉，所述砸化镉纳米材料通过电化学方法制备。所述窄带隙石墨烯叠层按图2所示其包括:第四石墨烯太阳能子电池12、第五石墨烯太阳能子电池13、第六石墨烯太阳能子电池14。其中第四石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为1.0eV的η型和ρ型石墨烯；第五石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为0.6eV的η型和ρ型石墨烯；第六石墨烯太阳能子电池包括带隙宽度相同且都为0.3eV的η型和ρ型石墨烯。
[0013]本实施例仅作为优选方案之一，在不脱离本实用新型构思范围内的所有实施例均属本发明保护范围。
【主权项】
1.一种基于石墨烯和砸化镉纳米结构的叠层太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从上到下依次为金属上电极(I)、宽带隙石墨烯叠层(2)、砸化镉纳米叠层(3)、窄带隙石墨烯叠层(4)、金属下电极(5)。
2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述宽带隙石墨烯叠层(2)包含多个石墨烯太阳能子电池，且所述石墨烯太阳能子电池的带隙宽度从上到下依次减小。
3.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述砸化镉纳米叠层(3)包含多个砸化镉太阳能子电池，且所述砸化镉太阳能子电池的带隙宽度从上到下依次减小。
4.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述窄带隙石墨烯叠层(4)包含多个石墨烯太阳能子电池，且所述石墨烯太阳能子电池的带隙宽度从上到下依次减小。
5.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其特征在于，所述宽带隙石墨烯叠层中石墨烯太阳能子电池的最小带宽不小于砸化镉叠层中砸化镉太阳能子电池的最大带宽，所述窄带隙石墨烯叠层中石墨烯太阳能子电池的最大带宽不大于砸化镉叠层中砸化镉太阳能子电池的最小带宽。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于石墨烯和硒化镉纳米结构的叠层太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池结构从上到下依次为：金属上电极1、宽带隙石墨烯叠层2、硒化镉纳米叠层3、窄带隙石墨烯叠层4、金属下电极5；本实用新型的特点在于：所述宽带隙石墨烯叠层用以吸收短波段波长的太阳光，所述硒化镉纳米叠层用以吸收可见光，所述窄带隙石墨烯叠层用以吸收长波段波长的太阳光，并利用石墨烯材料薄而坚硬的特点，将其直接作为太阳能电池的衬底。本实用新型的优点在于：以不同带隙的石墨烯叠层和硒化镉叠层相结合，达到对太阳光的全面吸收，并充分发挥石墨烯优越的导电性能，最终达到提高太阳能电池光电转换效率的目的。
【IPC分类】H01L31-055, H01L31-0312, H01L31-0296, H01L31-0687, H01L31-18
【公开号】CN204315604
【申请号】CN201420662693
【发明人】罗云荣, 伍德亮, 李春龙, 陈冬妮
【申请人】湖南师范大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月10日