GaN纳米柱反转结构的混合太阳能电池的制作方法

摘要

本发明公开了一种GaN纳米柱反转结构混合太阳能电池的制作方法，主要解决现有太阳能电池效率低，成本高的问题。它包括：玻璃保护层(1)、氧化铟锡ITO导电层(2)、GaN缓冲层(3)、n-GaN纳米柱(4)、聚3己基噻吩P3HT(5)和聚二氧乙基噻吩聚对苯乙烯磺酸PEDOT:PSS(6)。其中，氧化铟锡ITO导电层(2)设置在玻璃保护层(1)上，两者构成氧化铟锡ITO透明导电玻璃；GaN缓冲层(3)外延在氧化铟锡ITO导电层(2)上；n-GaN纳米柱(4)外延在GaN缓冲层(3)上，其高度为600nm-700nm、间距为400nm-500nm；P3HT(5)设置在n-GaN纳米柱(4)上；PEDOT:PSS(6)设置在P3HT(5)上。本发明结构简单、成本低、光电转换效率高，可用于商用和民用发电系统。

主权项

一种基于GaN纳米柱反转结构的混合太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：（1）利用ECR‑PEMOCVD的方法在氧化铟锡ITO导电衬底上生长n‑GaN层：首先，以氢气为载气，在氮气流量为70sccm‑90sccm，三甲基镓流量为0.4sccm‑0.6sccm，输入的微波功率为600W‑700W，反应温度为150℃‑200℃的工艺条件下在氧化铟锡ITO上生长厚度为70nm‑80nm的GaN缓冲层；然后，保持气体流量、气体成分和微波功率不变，将衬底温度升高为350℃‑400℃，在GaN缓冲层上生长厚度为1.5μm‑2.5μm、载流子浓度为1×10¹⁷cm^‑3‑1×10¹⁸cm^‑3的n‑GaN层；（2）将生长有n‑GaN的氧化铟锡ITO导电衬底依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行超声清洗2min‑3min，最后用去离子水冲洗10min‑15min；（3）利用制作光刻掩膜的方法，在清洗过的样品表面制作掩膜区，掩膜区的间隔为400nm‑500nm，厚度为300nm‑350nm，大小为300nm‑400nm；（4）将表面制作有掩膜区的样品放入ICP刻蚀机中，利用ICP刻蚀的方法，得到高度为600nm‑700nm、间距为400nm‑500nm，且顶端留有保护掩膜的n‑GaN纳米柱；（5）将经上一步骤处理后的样品，放入去胶机中，通入10sccm‑15sccm的氧气，通过氧等离子体与掩模发生反应去除n‑GaN纳米柱顶端的掩膜，然后将其依次放入丙酮、无水乙醇中进行3min‑5min超声清洗，用去离子水冲洗10min‑15min，从而在ITO导电衬底上形成所需的n‑GaN纳米柱，作为电子的传输路径；（6）将聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在长有n‑GaN纳米柱的氧化铟锡ITO衬底表面，在1000rpm‑1500rpm的转速下旋涂，得到厚度为100nm‑150nm的薄膜，并在100℃‑150℃的热板下进行15min‑20min的烘烤；（7）将聚二氧乙基噻吩聚对苯乙烯磺酸PEDOT:PSS溶液滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化铟锡ITO衬底表面，在1000rpm‑1500rpm的转速下旋涂，得到厚度为150nm‑200nm的薄膜，在100℃‑150℃的热板下进行15min‑20min的烘烤，得到电池的阳极，完成聚合物太阳能电池的制作。