基于范德华异质结的微纳太阳电池及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115955847A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310108693.5B82Y15/00(2011.01)(22)申请日2023.02.10B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人张艳葛骑岐魏浩朱文欢(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236专利代理师胡晶(51)Int.Cl.H10K30/15(2023.01)H10K30/81(2023.01)H10K30/82(2023.01)H10K30/50(2023.01)H10K71/00(2023.01)H10K99/00(2023.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称基于范德华异质结的微纳太阳电池及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种涉及太阳电池制备技术领域的基于范德华异质结的微纳太阳电池，主体结构从下往上依次为：底层低阻金属导电电极、黑磷薄膜、碳纳米管薄膜、二硫化钼薄膜以及顶层透明导电电极。底层低阻金属导电电极选用金属钛材料，黑磷薄膜选用p型5‑10层直接带隙薄膜样品，碳纳米管薄膜由带隙为0.6eV左右的半导体性本征单臂碳纳米管自由搭建而成，二硫化钼薄膜选用n型单层直接带隙薄膜样品，顶层透明导电电极选用掺杂氟的SnO2透明导电玻璃FTO材料。本发明基于不同低维纳米材料的范德华异质结构微纳太阳电池，能够有效改善现有微纳太阳电池存在的感光灵敏度低、光吸收能力不足等问题；通过微加工技术、表面钝化技术和衬底转移技术的联合应用的制备方法。CN115955847ACN115955847A权利要求书1/1页1.一种基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，包括底层低阻金属导电电极(1)、黑磷薄膜(2)、碳纳米管薄膜(3)、二硫化钼薄膜(4)以及顶层透明导电电极(5)，所述底层低阻金属导电电极(1)上设有所述黑磷薄膜(2)，所述黑磷薄膜(2)上设有所述碳纳米管薄膜(3)，所述碳纳米管薄膜(3)上设有所述二硫化钼薄膜(4)，所述二硫化钼薄膜(4)上设有所述顶层透明导电电极(5)。2.根据权利要求1所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述底层低阻金属导电电极(1)选用金属钛材料。3.根据权利要求1所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述黑磷薄膜(2)选用p型5‑10层直接带隙薄膜样品。4.根据权利要求3所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述黑磷薄膜(2)的单层厚度为0.4‑0.6nm。5.根据权利要求1所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述碳纳米管薄膜(3)由带隙为0.6eV左右的半导体性本征单臂碳纳米管自由搭建而成。6.根据权利要求5所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述碳纳米管薄膜(3)的厚度为1.84‑1.86μm。7.根据权利要求1所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述二硫化钼薄膜(4)选用n型单层直接带隙薄膜样品。8.根据权利要求7所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述二硫化钼薄膜(4)的单层厚度为0.8‑1.0nm。9.根据权利要求1所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池，其特征在于，所述顶层透明导电电极(5)选用掺杂氟的SnO2透明导电玻璃FTO材料。10.一种根据权利要求1‑9任一项所述的基于范德华异质结的微纳太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过微加工技术蒸发方法制备所述底层低阻金属导电电极(1)；S2、通过微加工技术化学气相沉积法制备所述黑磷薄膜(2)；S3、通过微加工技术旋涂法制备所述碳纳米管薄膜(3)；S4、通过微加工技术化学气相沉积法制备所述二硫化钼薄膜(4)；S5、通过微加工技术溅射方法制备所述顶层透明导电电极(5)；S6、借助表面钝化技术和衬底转移技术将所述底层低阻金属导电电极(1)、所述黑磷薄膜(2)、所述碳纳米管薄膜(3)、所述二硫化钼薄膜(4)以及所述顶层透明导电电极(5)从下往上依次人工堆叠。2CN115955847A说明书1/4页基于范德华异质结的微纳太阳电池及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及太阳电池制备技术领域，具体地，涉及基于范德华异质结的微纳太阳电池及其制备方法。背景技术[0002]近年来，大量研究表明，纳米材料薄膜是一种较为理想的太阳电池材料。通过在宽光谱范围内有效地捕获光子能量，然后快速分离和传输光生载流子，纳米材料能够实现非常高的光电转换效率。实验证明，以黑磷、二硫化钼为代表的二维材料和以碳纳米管为代表的一维材料具有优异的光伏性能。[0003]在获得高质量的光伏材料以后，