氮面氮化镓绒面太阳能电池及其制作方法

摘要

本发明公开了一种氮面氮化镓绒面太阳能电池及其制作方法，主要解决现有太阳电池效率低，成本高问题。其自下而上包括：蓝宝石衬底(1)、AlN缓冲层(2)、外延层(3)、阴极(4)、有机聚合物层(5)和阳极(6)。其中，AlN缓冲层(2)采用MOCVD生长，厚度为150-200nm；外延层(3)为采用MOCVD生长的厚度为2-3μm、电子浓度为1.0×10¹⁷cm^-3-2.0×10¹⁸cm^-3的氮面n-GaN，且与有机聚合物(5)的接触面为布满凹陷的绒面，凹陷密度为1.0×10⁷cm^-2-4.0×10⁸cm^-2，深度为450nm-1.5μm；阴极(4)是在氮面n-GaN层上淀积Ti和Al形成；有机聚合物(5)由在氮面n-GaN表面旋涂而成，其厚度为50-80nm；阳极(6)是在机聚合物(5)上淀积Au形成。本发明工艺简单、成本低，光电转换效率高，可用于商用和民用的发电系统。

主权项

一种氮面氮化镓绒面混合太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：(1)在蓝宝石衬底上采用MOCVD方法生长厚度为150‑200nm的AlN缓冲层；(2)在AlN缓冲层上采用MOCVD方法生长厚度为2‑3μm、电子浓度为1.0×10¹⁷cm^‑3‑2.0×10¹⁸cm^‑3的氮面n‑GaN外延层；(3)将生长氮面n‑GaN外延层后的样品依次放入丙酮、无水乙醇中分别超声清洗3min，重复2次后用去离子水超声清洗10‑15min；(4)在烧杯中加入浓度为15％‑25％的KOH溶液，用万用加热炉加热至70‑90℃，用热偶测温计测温并随时控制万用加热炉，待溶液温度保持平衡3‑5min后，将清洗后的样品放入KOH溶液中进行表面腐蚀10‑20min，使氮面n‑GaN层与有机聚合物层的接触面处形成布满凹陷的绒面结构，该凹陷的密度为1×10⁷cm^‑2‑4×10⁸cm^‑2、深度为450nm‑1.5μm，待样品冷却后用去离子水进行冲洗；(5)将表面绒面化后的样品放入热蒸发台中，在氮面n‑GaN层上依次淀积20nm的Ti和80nm的Al，并在600℃的热退火炉中退火1min，构成阴极；(6)将退火后的样品放在甩胶机上，在氮面n‑GaN层表面旋涂一层厚度为50‑80nm、经过直径为450nm过滤器过滤的有机聚合物，以2500‑3500rpm转数，旋转50‑90s后，再将样品放在120℃下的热板上烘烤10min，使有机膜与绒面化后的氮面n‑GaN层形成良好的肖特基接触；(7)将完成上述制备流程的样品放入热蒸发台中淀积一层厚度为100nm的Au与有机聚合物层形成肖特基接触构成器件的阳极，完成绒面混合太阳能电池的制作。