一种基于多功能N-GQD复合薄膜的GaAs异质结太阳能电池及其制备方法

本申请涉及半导体材料，尤其涉及一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

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％。但是gaas在紫外区域吸收弱，导致gaas异质结太阳能电池光谱响应范围窄，影响光电转换效率，并且gaas异质结太阳能电池界面载流子复合严重。

2、量子点材料具有下转换特性和类似于太阳能电池中的前表面场(fsf)层功能，其能够吸收紫外光而发出波长较长的可见光，抑制器件界面之间载流子的非辐射重组，因此在太阳能电池中具有拓宽太阳能电池光谱响应范围增强光吸收的巨大潜力。例如在申请号202310762199.0中提及了一种能够提升硅太阳能电池光电转换效率的量子点转光薄膜的制备方法，其通过量子点下转换薄膜应用在硅太阳能电池上，提升了硅太阳能电池的转换效率，但是采用超声雾化薄膜系统制备量子点薄膜，成本较高，工艺复杂。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于多功能n-gqd复合薄膜及gaas异质结太阳能电池的制备方法，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，包括gaas衬底，所述gaas衬底上依次设有n-gqds界面钝化层、掺杂n-gqds空穴传输层。

3、在一种实施方式中，还包括gaas衬底背面的背面电极；空穴传输层上依次设有抗反射层和正面电极。

4、在一种实施方式中，背面电极为au电极，所述au电极膜厚度为100～120nm。

5、在一种实施方式中，空穴传输层的材料是碳纳米管、mxene、pedot或石墨烯的一种或两种以上的组合物。

6、在一种实施方式中，所述抗反射层是wo3、mgf2、moo3薄膜的一种。

7、在一种实施方式中，所述抗反射层的厚度为10-30nm。

8、在一种实施方式中，正面电极厚度为100～120nm。

9、在一种实施方式中，正面电极的材料是银、钛、铜、镍、铂或氧化铟锡的一种或两种以上的组合物。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤s1，在gaas背面蒸镀上背面电极，退火后形成欧姆接触，在gaas衬底正面旋涂一层n-gqds溶液并自然干燥；

12、步骤s2，采用抽滤的方式制备空穴传输层薄膜，将空穴传输层薄膜转移至gaas表面，在空穴传输层的表面旋涂n-gqds溶液进行自然晾干；

13、步骤s3，在步骤s2中得到的异质结正面蒸镀上抗反射层和正面电极，制备成基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池。

14、在一种实施方式中，所述n-gqds溶液通过包括以下步骤的方法制备：

15、将尿素和柠檬酸的水溶液进行水热反应处理，反应液经固液分离后，液相经冷冻干燥得到所述n-gqds的粉末；溶解在水中得到所述n-gqds溶液。

16、在一种实施方式中，尿素与柠檬酸的质量比为(0.6-0.9):(0.5-1)。

17、在一种实施方式中，水热反应的条件为：反应温度150～180℃，反应时间12～24h。

18、在一种实施方式中，固液分离的过程为：先使用滤纸过滤，然后滤液进行离心处理，最后进行透析。

19、在一种实施方式中，所述滤纸的孔径为0.05～0.1μm。

20、在一种实施方式中，离心处理离心转速为6000～10000rpm，离心时间为20～40min，透析时间为1～3天。

21、在一种实施方式中，步骤s1中：退火温度为300～330℃，退火时间为10～30s。

22、在一种实施方式中，所述n-gqds溶液浓度为0.05～0.5mg/ml。

23、在一种实施方式中，旋涂n-gqds的转速为3000～5000rpm，时间为30～60s。

24、在一种实施方式中，步骤s2中：所述的转移方法是将空穴传输层材料过滤得到的滤膜粘贴在gaas的正面进行干燥，干燥温度为60～80℃。

25、在一种实施方式中，所述n-gqds溶液浓度为0.05～0.5mg/ml；旋涂n-gqds溶液的转速为3000～5000rpm，时间为30-60s。

26、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：

27、本申请将n-gqds用作gaas异质结太阳能电池的界面钝化和下转换多功能层，能够有效的拓宽gaas太阳能电池光谱响应范围，降低界面载流子复合，提升gaas异质结太阳能电池的效率。

28、本申请的基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，通过低成本原料水热合成n-gqd，然后通过简单旋涂制备成异质结电池的界面钝化层，采用抽滤的方法制备空穴传输层薄膜薄膜，转移至gaas衬底上，最后在其表面旋涂一层n-gqds制备成太阳能电池，制备工艺简单，具有商业化应用前景，此外，与未使用量子点的gaas太阳能电池相比，能够显著提升光电转换效率。

29、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

技术特征：

1.一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池，其特征在于，

5.一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述n-gqds溶液通过包括以下步骤的方法制备：

7.根据权利要求6所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求5所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求5所述的一种基于多功能n-gqd复合薄膜的gaas异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请提出一种基于多功能N‑GQD复合薄膜的GaAs异质结太阳能电池及其制备方法，太阳能电池包括GaAs衬底，所述GaAs衬底上依次设有N‑GQDs界面钝化层、掺杂N‑GQDs空穴传输层；通过低成本原料水热合成N‑GQD，然后通过简单旋涂制备成异质结电池的界面钝化层，采用抽滤的方法制备空穴传输层薄膜薄膜，转移至GaAs衬底上，最后在其表面旋涂一层N‑GQDs制备成太阳能电池，能够有效的拓宽GaAs太阳能电池光谱响应范围，降低界面载流子复合，提升效率。

技术研发人员：李国强,王宣,刘勇,邓曦,郭超英
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20