一种以石墨烯作为导电材料的铜铟硒纳米晶硅薄膜太阳电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种以石墨烯作为导电材料的铜铟硒纳米晶硅薄膜太阳电池，其特征在于，所述太阳电池结构从上至下依次为：金属正面电极、n型重掺杂石墨烯薄膜、n型纳米晶硅薄膜、p型纳米晶硅薄膜、本征石墨烯过渡层、n型硫化镉薄膜、p型铜铟硒薄膜、p型重掺杂石墨烯薄膜、金属背面电极。本实用新型的优点是：所述n型和p型纳米晶硅薄膜构成第一结电池，其禁带宽度控制在1.4-1.7eV；所述n型硫化镉薄膜和p型铜铟硒薄膜构成第二结电池，其禁带宽度控制在1.0-1.2eV；不同禁带宽度的材料相结合以充分吸收太阳光；以石墨烯作为太阳电池的导电材料，使得制备的太阳电池性能更加稳定，光电转换效率更高。
【专利说明】一种以石墨烯作为导电材料的铜铟砸纳米晶硅薄膜太阳电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种以石墨烯作为导电材料的铜铟砸纳米晶硅薄膜太阳电池的结构。
【背景技术】
[0002]目前典型的铜铟砸(CuInSe2)单结薄膜太阳电池是以玻璃或氧化铝作为衬底，以钼(Mo)薄膜作为导电层，以厚度约为2微米的η型硫化锦(CdS)薄膜作为窗口层，和ρ型&111^62薄膜材料组成。该电池结构转换效率高、制造成本低、性能稳定，但也有缺点与不足。首先CuInSe2薄膜的禁带宽度为1.04eV，距离太阳电池材料的最佳禁带宽度1.45eV相差较大，影响其光电转化效率的进一步提高。其次，目前应用于CuInSe2薄膜太阳电池的导电材料主要为钼(Mo)薄膜与掺铟或氟二氧化锡薄膜(ITO或FT0)。但是金属Mo储量有限，成本较高，ITO里的金属离子容易自发扩散，削弱其导电能力，FTO对红外光谱有较强的吸收性以及较差的热稳定性。上述缺点制约了传统的CuInSe2薄膜太阳电池的发展，人们急需一种更好的&111^62薄膜太阳电池电池结构以推动太阳电池的发展。
【发明内容】
[0003]为了消除上述不足或缺陷，进一步改进(:1111^62薄膜太阳电池的结构。本实用新型提供了一种以石墨烯作为导电材料的铜铟砸纳米晶硅薄膜太阳电池结构。该太阳电池的结构从上至下依次为:金属正面电极、η型重掺杂石墨稀薄膜、η型纳米晶娃薄膜、ρ型纳米晶硅薄膜、本征石墨烯过渡层、η型硫化镉薄膜、ρ型铜铟砸薄膜、ρ型重掺杂石墨烯薄膜、金属背面电极。本实用新型的优点是:所述η型纳米晶硅薄膜和ρ型纳米晶硅薄膜构成第一结电池，其禁带宽度控制在1.4-1.7eV ;所述η型硫化镉薄膜和ρ型铜铟砸薄膜构成第二结电池，其禁带宽度控制在1.0-1.2eV ;不同禁带宽度的材料相结合，几乎可以吸收所有波段的太阳光；正面的η型重掺杂石墨烯薄膜与背面的ρ型重掺杂石墨烯薄膜作为太阳电池的导电膜，中间的本征石墨烯过渡层起到串联两结电池和钝化的作用；以石墨烯作为太阳电池的导电材料，可以充分发挥石墨烯低成本，高导电性，高透光率以及良好的光照热稳定性的优势，使得制备的太阳电池性能更加稳定，光电转换效率进一步提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]附图1是本实用新型的层结构示意图。
[0005]附图1标号说明:
[0006]I——是金属正面电极；
[0007]2 是η型重惨杂石墨稀薄膜；
[0008]3 是η型纳米晶娃薄膜；
[0009]4 是ρ型纳米晶娃薄膜；
[0010]5 是本征石墨稀过渡层；
[0011]6一一是η型硫化镉(CdS )薄膜；
[0012]7——是ρ型铜铟砸(CuInSe2)薄膜；
[0013]8 是ρ型重惨杂石墨稀薄膜；
[0014]9——是金属背面电极。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型按附图1所示结构，它包括从上至下依次分布的金属正面电极1、η型重掺杂石墨稀薄膜2、η型纳米晶娃薄膜3、ρ型纳米晶娃薄膜4、本征石墨稀过渡层5、η型硫化镉(CdS)薄膜6、ρ型铜铟砸(CuInSe2)薄膜7、ρ型重掺杂石墨烯薄膜8、金属背面电极9。本实施实例中，沉积ρ型&111^62薄膜采用砸化法或共蒸发法，厚度在I一2 μ m左右；η型CdS薄膜采用物理气相沉积或金属有机物一气相沉积或封闭空间升华一凝华法或电化学沉积法中的一种来制备，厚度均为50 — 10nm ;本征石墨烯过渡层、ρ型重掺杂石墨烯薄膜和η型重掺杂石墨烯薄膜均采用化学气相沉积或等离子体增强气相沉积法来制备，其厚度均为30-100nm ;P型纳米晶硅薄膜与η型纳米晶硅薄膜可以通过热丝化学气相沉积法制备，其厚度不超过10nm ;正面和背面的金属电极选取金属银(Ag)作为材料，采用蒸发法制备，其中金属电极所占的面积要尽可能小。
【权利要求】
1.一种以石墨烯作为导电材料的铜铟砸纳米晶硅薄膜太阳电池，其特征在于，所述太阳电池结构从上至下依次为:金属正面电极、II型重掺杂石墨烯薄膜、II型纳米晶硅薄膜、？型纳米晶硅薄膜、本征石墨烯过渡层、II型硫化镉薄膜、？型铜铟砸薄膜、？型重掺杂石墨烯薄膜、金属背面电极。
【文档编号】B82Y40/00GK204179091SQ201420649296
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】罗云荣, 李春龙, 伍德亮, 陈冬妮 申请人:湖南师范大学