基于石墨烯和n-型II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列的柔性肖特基太陽(yáng)能電池的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于石墨烯和η-型I l-VI族半導(dǎo)體納米線陣列的柔性肖特基太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域
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[〇〇〇1]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種基于石墨烯和η-型
II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列的柔性肖特基太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
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[0002]世界常規(guī)能源供應(yīng)短缺危機(jī)日益嚴(yán)重，化石能源的大量開(kāi)發(fā)利用已成為造成自然環(huán)境污染和人類(lèi)生存環(huán)境惡化的主要原因之一，尋找新興能源已成為世界熱點(diǎn)問(wèn)題。在各種新能源中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有無(wú)污染、可持續(xù)、總量大、分布廣、應(yīng)用形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)的高度重視。但是傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池受制于重量，厚度，便攜性以及抗彎折程度多項(xiàng)制約，無(wú)法真正的走入千家萬(wàn)戶。柔性太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的新興技術(shù)產(chǎn)品，具有可彎曲折疊，便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于太陽(yáng)能背包、太陽(yáng)能敞篷、太陽(yáng)能手電筒、太陽(yáng)能汽車(chē)、太陽(yáng)能帆船以及集成在窗戶或屋頂、外墻或內(nèi)墻上。柔性器件概念來(lái)源于對(duì)有機(jī)電子學(xué)的研究，但有機(jī)半導(dǎo)體材料由于本身特性的限制而無(wú)法在強(qiáng)調(diào)高性能和高穩(wěn)定性的現(xiàn)代電子系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用（A. J. Baca，J. Η. Ahn，Υ. G. Sun，Μ. A. Meitl，Ε. Menard，Η. S. Kim，W. M. Choi，D. H. Kim，Y. Huang，J. A. Rogers，Angew. Chem. Int. Ed.，47, 5524 (2008))。伊利若依大學(xué)Rogers教授和Huang教授提出基于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的柔性器件，他們利用現(xiàn)有半導(dǎo)體硅工藝制備無(wú)機(jī)功能薄膜器件，然后轉(zhuǎn)移至柔性襯底，在釋放預(yù)拉伸應(yīng)變的收縮作用下將無(wú)機(jī)功能器件整體屈曲，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)器件具備可延展柔性（A.J. Baca，J.H.Ahn，Y. G. Sun?M. A. Meitl?E. Menard? H. S. Kim?ff. M. Choi?D. H. Kim? Y. Huang? J. A. Rogers? Angew.Chem. Int. Ed.，47, 5524 (2008))。但是此類(lèi)器件延展性較低，而為了獲取更大延展性往往會(huì)將無(wú)機(jī)薄膜化整體為局部，并通過(guò)導(dǎo)線連接各個(gè)功能部分。此舉會(huì)使薄膜在整個(gè)器件中的有效面積減少，進(jìn)而降低器件集成度。因此，如何處理延展性和器件集成度這一對(duì)矛盾體成為當(dāng)前柔性太陽(yáng)能電池發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了基于石墨烯和η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列的柔性肖特基太陽(yáng)能電池，旨在實(shí)現(xiàn)高延展性和高器件集成度的柔性太陽(yáng)能電池、提高器件對(duì)光子的吸收和轉(zhuǎn)換并改善太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出的基于石墨烯和η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列的柔性肖特基太陽(yáng)能電池，包括一層柔性襯底（1)，所述柔性襯底（1)上設(shè)有石墨烯層
(2)，所述石墨烯層（2)上生長(zhǎng)有η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)垂直陣列結(jié)構(gòu)，所述石墨烯層⑵與所述η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列形成肖特基結(jié)，所述η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列縫隙中設(shè)有PMMA(PolymethylMethacrylate，聚甲基丙稀酸甲酯）絕緣層（4)，所述η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列頭部裸露在所述PMMA絕緣層（4)之外，所述ΡΜΜΑ絕緣層（4)之上設(shè)有網(wǎng)狀金屬鋁電極（5)，所述石墨烯層（2)裸露一側(cè)之上設(shè)有金/鈦電極（6)。
[0005]作為優(yōu)選，所述柔性襯底⑴為PET (Polyethylene terephthalate，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）、PDMS (Polydimethylsiloxane，聚二甲基娃氧燒）、PEN(polyethylenenaphthalate，聚萘二甲酸乙二醇酯）或PI (Polyimide，聚酰亞胺）。
[0006]作為優(yōu)選，所述的石墨烯層（2)為單層或數(shù)層石墨烯。
[0007]作為優(yōu)選，所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)為η-型ZnSe，ZnS，ZnTe，CdSe，CdS或CdTe納米線；所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線⑶的直徑為100-500nm，長(zhǎng)度為
10-20 μ m ;所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)的摻雜濃度為1017-1019cm 3。
[0008]作為優(yōu)選，所述石墨烯層（2)與所述η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列形成肖特基結(jié)。
[0009]作為優(yōu)選，所述PMMA絕緣層（4)的厚度為9. 9-19. 9 μ m。
[0010]作為優(yōu)選，所述網(wǎng)狀金屬鋁電極（5)形狀為正方形網(wǎng)格狀；所述網(wǎng)狀金屬鋁電極(5)厚度為 100_200nm，寬度為 3-5 μ m〇
[0011]作為優(yōu)選，所述金/鈦電極（6)中金層的厚度為100_200nm，鈦層的厚度為
5-10nm，金層在上，鈦層在下。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益結(jié)果：
[0013]1.本實(shí)用新型中，由于η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線與石墨烯極小的接觸面積以及石墨烯本身具有的柔性潛質(zhì)（在彎曲、伸縮、擠壓等機(jī)械形變下仍可保持結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性）等原因使得器件具有極好的延展性，此外II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列結(jié)構(gòu)有效的增加了器件密度，因而克服了傳統(tǒng)柔性太陽(yáng)能電池延展性和集成度不能兼得的缺點(diǎn)。
[0014]2.本實(shí)用新型中，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列可以增強(qiáng)器件的陷光能力，提高光子的吸收和轉(zhuǎn)化能力；石墨烯層與η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線陣列形成肖特基結(jié)，可以有效增強(qiáng)結(jié)區(qū)對(duì)光生載流子的分離能力。
【附圖說(shuō)明】
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[0015]圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型在彎曲狀態(tài)下的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0017]實(shí)施例1 :
[0018]本實(shí)施例的柔性肖特基太陽(yáng)能電池包含柔性襯底（1)、石墨烯層（2)、η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)垂直陣列結(jié)構(gòu)、ΡΜΜΑ絕緣層（4)、網(wǎng)狀金屬鋁電極（5)、金/鈦電極（6)，其中柔性襯底（1)上設(shè)有石墨烯層（2)，石墨烯層（2)上生長(zhǎng)有η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)垂直陣列結(jié)構(gòu)，石墨烯層⑵與η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列形成肖特基結(jié)；η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列縫隙中設(shè)有ΡΜΜΑ絕緣層（4) ;η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列頭部裸露在PMMA絕緣層（4)之外，PMMA絕緣層（4)之上設(shè)有網(wǎng)狀金屬鋁電極（5);石墨烯層⑵裸露一側(cè)之上設(shè)有金/鈦電極（6)。所述柔性襯底（1)ΡΙ ;所述的石墨烯層⑵為多層；所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線⑶為η-型CdTe納米線；所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線⑶的直徑為300nm，長(zhǎng)度為20 μ m ;所述的η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)的摻雜濃度為9. 2X 10lscm 3;所述石墨稀層（2)與所述η-型II-VI族半導(dǎo)體納米線（3)陣列形成肖特基結(jié)；所述PMMA絕緣層（4)的厚度為19.9 μπι;所述網(wǎng)狀金屬鋁電極（5)形狀為正方形網(wǎng)格狀；所述網(wǎng)狀金屬鋁電極（5)厚度為150n