CN114823931A - 一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜及其砷化镓基异质结太阳电池和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳电池的领域，公开了一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜及其砷化镓基异质结太阳电池和制备方法。该太阳电池自下而上包含背面电极、砷化镓衬底、空穴传输层、绝缘层和正面电极，所述空穴传输层为碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其上表面还具有受光窗口，所述受光窗口旋涂上钝化层。本发明的太阳电池，使用碳纳米管/银纳米线复合薄膜作为空穴传输层，可极大地简化工序和降低成本的同时，又不受衬底耐高温性能的局限，拓宽了应用领域，且同时具备高透光性与高电导性，显著降低太阳电池的串联电阻，加快碳纳米管与半导体光吸收层界面的载流子的分离和运输，使太阳电池获得更高的开路电压及更好的光伏性能，提高光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池的技术领域，更具体地，涉及一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜及其砷化镓基异质结太阳电池和制备方法。
背景技术
太阳电池技术的开发，极大地缓解了化石能源的消耗，有利于人类文明的延续。硅基太阳电池作为最成熟的技术之一，凭借其来源丰富，工艺成熟等优势在民用领域得到广泛的应用。材料的持续发展使得太阳电池器件种类逐渐丰富，包括钙钛矿太阳电池、有机太阳电池、薄膜太阳电池等。其中以砷化镓为代表的III-Ⅴ族半导体化合物作为电池材料引起了广泛的重视，这得益于其较大的禁带宽度，可与太阳光谱形成较好的匹配，同时其优异的耐高温性和抗高能粒子辐照性能使得其可应用为聚光电池和太空电池。即便砷化镓基太阳电池理论光电转换效率较高，但其制备技术及其高昂成本严重限制了推广应用。目前，针对多结III-Ⅴ族半导体太阳电池制备中存在的外延层间晶格失配严重和工艺复杂等难题，人们提出采用碳材料、聚合物、无机化合物等异质材料作为载流子传输层，实现高性能异质结太阳电池的制备。
现有技术公开了一种碳纳米管/砷化镓异质结宽光谱超薄太阳能电池及其构筑方法，其包括：下电极、N型砷化镓基底，位于砷化镓基底上带窗口的绝缘层，位于绝缘层窗口内与砷化镓直接接触的碳纳米管薄膜，设置在绝缘层表面碳纳米管薄膜上的图形化上电极。该发明可以同时利用碳纳米管与砷化镓对光子的高效吸收与转换特性，并通过所形成的异质结界面快速分离、输运，一方面降低了光生载流子复合几率，另一方面拓宽了砷化镓的响应光谱。该发明的太阳电池具有结构简单、工艺简便、轻薄等优点。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的砷化镓基异质结太阳电池的电阻较大，光电转换效率较低等问题，提供一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜；
同时，本发明还提供一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池；
同时，本发明还提供一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜，由以下制备方法制备得到：
步骤1，将碳纳米管粉末加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散、离心得到碳纳米管悬浮液，将所述碳纳米管悬浮液和银纳米线、水混合得到稀释混合液，将所述稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤2，将步骤1得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于清洗干净的衬底上，使所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与所述衬底表面接触压紧，并滴加酒精，再进行真空抽滤，然后去除所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜。
优选地，步骤1所述十二烷基苯磺酸钠溶液质量分数为0.1～1％，所述稀释混合液中含有浓度为8×10-4～1.65×10-3mg/mL的碳纳米管，浓度为1.52×10-6～1.52×10-5mg/mL的银纳米线。
进一步优选地，步骤1的十二烷基苯磺酸钠溶液质量分数为0.5％，所述稀释混合液中含有浓度为1.27×10-3mg/mL的碳纳米管，浓度为7.58×10-6mg/mL的银纳米线。
优选地，步骤1进行超声分散，并在1000～5000rpm的转速下离心1～60min得到所述碳纳米管悬浮液。
进一步优选地，步骤1在4000rpm的转速下离心20min得到所述碳纳米管悬浮液。
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池，自下到上包括以下部分：背面电极、砷化镓衬底、空穴传输层、绝缘层和正面电极，所述空穴传输层为本发明技术制备得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其上表面还具有受光窗口，所述受光窗口旋涂上钝化层。
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，在砷化镓衬底的其中一面制备背面电极；
步骤二，将碳纳米管粉末加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散、离心得到碳纳米管悬浮液，将所述碳纳米管悬浮液和银纳米线、水混合得到稀释混合液，将所述稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将步骤二得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一所述砷化镓衬底的另一面上，使所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与所述砷化镓衬底的另一面接触压紧，并滴加酒精，再进行真空抽滤，最后去除所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，在步骤三所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面进行光刻、蒸镀制备绝缘层，并在所述绝缘层表面制备正面电极，使步骤三所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面形成受光窗口；
步骤五，在步骤四所述受光窗口上进行钝化层的旋涂。
通过以上工艺步骤，获得所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池。
本发明在制备碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜时，考虑到碳纳米管粉末难以分散的缺陷，先将碳纳米管粉末溶入十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散、离心得到分散均匀的碳纳米管悬浮液，再与银纳米线、水混合稀释，能得到分散均匀的稀释混合液，以制备获得高质量的碳纳米管/银纳米线复合薄膜，并且在转移所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜时，滴加了酒精，利用酒精的挥发促使碳纳米管/银纳米线复合薄膜与砷化镓衬底的结合更加紧密。
而且，本发明通过真空抽滤的方式在砷化镓衬底上制备碳纳米管/银纳米线复合薄膜，不受衬底耐高温性能的局限，可以拓宽所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜的应用领域。
优选地，步骤一在所述砷化镓衬底上制备背面电极前后都需要进行清洗，所述清洗工艺如下：依次用酸、丙酮、乙醇、水进行清洗，后用氮气吹干。
进一步优选地，步骤一用质量分数为10％的HCl溶液将所述砷化镓衬底超声酸洗3min，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗5min，并用氮气吹干，待所述砷化镓衬底蒸镀上背面电极后，重复上述清洗步骤，再次用氮气吹干备用。
优选地，步骤一通过蒸镀、退火工艺获得含有背面电极的砷化镓衬底。
优选地，步骤二所述十二烷基苯磺酸钠溶液质量分数为0.1～1％，所述稀释混合液中含有浓度为8×10-4～1.65×10-3mg/mL的碳纳米管，浓度为1.52×10-6～1.52×10-5mg/mL的银纳米线。
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优选地，步骤二进行超声分散，并在1000～5000rpm的转速下离心1～60min得到所述碳纳米管悬浮液。
进一步优选地，步骤二在4000rpm的转速下离心20min得到所述碳纳米管悬浮液。
优选地，步骤五的钝化层为Nafion，旋涂工艺参数如下：旋涂转速2000～5000rpm，旋涂时间10～60s。
进一步优选地，步骤五的钝化层为Nafion，旋涂工艺参数如下：旋涂转速3500rpm，旋涂时间为40s。
Nafion作为高分子聚合物，用于制作钝化层，有利于实现对碳纳米管/银纳米线复合薄膜的渗透包裹。
优选地，所述碳纳米管粉末直径为1～2nm，长度为5～30μm，所述银纳米线直径为10～30nm。
优选地，所述背面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极。
优选地，所述正面电极为石墨烯电极或金属电极，所述金属电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极。
当步骤四所述正面电极为石墨烯时，通过湿法转移获得正面电极，具体实施方法如下：将PMMA/少层石墨烯通过湿法转移至步骤四所述绝缘层表面，并于烘箱中抽真空使水分挥发后，使用丙酮溶解并去除PMMA，再用异丙醇清洗残留的丙酮，制备得到石墨烯正面电极。
当步骤四所述正面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极时，通过蒸镀、退火工艺制备获得。
优选地，所述绝缘层为ZnO、SiNx、SiO2或Al2O3中的任意一种。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过抽滤制膜的手段制备碳纳米管/银纳米线复合薄膜应用为空穴传输层，可极大地简化工序和降低成本的同时，又不受衬底耐高温性能的局限，拓宽了碳纳米管/银纳米线复合薄膜的应用领域；
本发明先通过超声分散、离心制备碳纳米管悬浮液，使碳纳米管粉末分散均匀，再与银纳米线、水混合稀释，能有效避免碳纳米管粉末出现结块现象，由银纳米线与碳纳米管复合制备得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜，作为空穴传输层，具备高透光性，可在不大量牺牲光透过率的前提下，大幅度降低薄膜层间的电阻，获得高电导性能，加快碳纳米管与半导体光吸收层界面载流子的分离和运输，提高器件光电转换效率；
同时具备高透光性和高电导性的碳纳米管/银纳米线复合薄膜结合具有直接带隙、宽禁带优异特性的砷化镓衬底，制备得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池，相较于碳纳米管/砷化镓基异质结太阳电池，具有更高的开路电压及光电转换效率。
附图说明
图1为实施例1碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的结构示意图，其中：1、背面电极；2、砷化镓衬底；3、空穴传输层；4、钝化层；5、绝缘层；6、正面电极。
图2为实施例1步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜的SEM图。
图3为实施例1～5和对比例1～3中碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的电流密度-电压曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，依次用酸、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗砷化镓衬底，并用氮气吹干后，在砷化镓衬底的其中一面通过蒸镀、退火工艺制备背面电极，得到背面电极/砷化镓衬底，然后重复上述的清洗步骤，吹干备用；
步骤二，将直径为1～2nm，长度为5～30μm的碳纳米管粉末加入质量分数为0.1～1％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，通过超声分散均匀，于1000～5000rpm的转速下离心1～60min，取上清液，得到碳纳米管悬浮液，确定碳纳米管悬浮液的浓度，再将碳纳米管悬浮液和直径为10nm～30nm的银纳米线、去离子水混合得到含有8×10-4～1.65×10-3mg/mL碳纳米管和1.52×10-6～1.52×10-5mg/mL银纳米线的稀释混合液，然后将稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将步骤二得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一的砷化镓衬底的另一面上，使碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与砷化镓衬底的另一面直接接触，并用载玻片压紧，然后滴加酒精，放入密闭空间中进行真空抽滤，待酒精完全挥发后，取出并去除碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，以ZnO、SiNx、SiO2或Al2O3中的任意一种作为绝缘层材料，在步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面进行光刻、蒸镀制备绝缘层，并在绝缘层表面制备正面电极，使步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面形成受光窗口；
步骤五，以2000～5000rpm的转速在步骤四受光窗口旋涂Nafion钝化层，旋涂持续10s～60s。
通过以上工艺步骤，最终获得碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池。
具体地，背面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极；
具体地，正面电极为石墨烯电极或金属电极，金属电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极。
实施例1
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，用质量分数为10％的HCl溶液对砷化镓衬底进行超声酸洗3min，并依次用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗5min，用氮气吹干后，在砷化镓衬底的其中一面通过蒸镀、退火工艺制备金背面电极，得到金背面电极/砷化镓衬底，然后重复上述的清洗步骤，吹干备用；
步骤二，将8.5mg直径为1nm，长度为15μm碳纳米管粉末加入250mL质量分数为0.5％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，通过超声分散均匀，于4000rpm的转速下离心20min，保留上清液，得到碳纳米管悬浮液，测定碳纳米管悬浮液的浓度为0.014mg/mL，量取3mL的0.014mg/mL碳纳米管悬浮液及5μL银纳米线直径为10nm，浓度为0.05mg/mL的银纳米水溶液加入30mL去离子水中得到含有1.27×10-3mg/mL碳纳米管和7.58×10-6mg/mL银纳米线的稀释混合液，最后将稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一的砷化镓衬底的另一面上，使碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与砷化镓衬底的另一面直接接触，并用载玻片压紧，然后滴加酒精，放入密闭空间中进行真空抽滤，待酒精完全挥发后，取出并去除碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，在步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面通过光刻、蒸镀工艺制备厚度为100nm的Al2O3绝缘层，再将PMMA/少层石墨烯通过湿法转移至Al2O3绝缘层表面，并于烘箱中抽真空使水分挥发后，使用丙酮溶解并去除PMMA，再用异丙醇清洗残留的丙酮，制备得到石墨烯正面电极，使碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面中间保留有受光窗口；
步骤五，以3500rpm的转速在步骤四的受光窗口旋涂Nafion钝化层，旋涂持续40s。
通过以上工艺步骤，获得碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池。
分析实施例1所得碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的结构，如图1所示。
用扫描电子显微镜对实施例1步骤三的碳纳米管/银纳米线复合薄膜进行表征，结果如图2所示。
实施例2
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，用质量分数为10％的硫酸溶液对砷化镓衬底进行超声酸洗3min，并依次用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗5min，用氮气吹干后，在砷化镓衬底的其中一面通过蒸镀、退火工艺制备银背面电极，得到银背面电极/砷化镓衬底，然后重复上述的清洗步骤，吹干备用；
步骤二，将8.5mg直径为2nm，长度为5μm碳纳米管加入250mL质量分数为1％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，通过超声分散均匀，于1000rpm的转速下离心60min，保留上清液，得到碳纳米管悬浮液，测定碳纳米管悬浮液的浓度为0.014mg/mL，量取3mL的0.014mg/mL碳纳米管悬浮液及10μL银纳米线直径为30nm，浓度为0.05mg/mL银纳米水溶液加入30mL去离子水中得到含有1.27×10-3mg/mL的碳纳米管和1.52×10-5mg/mL银纳米线的稀释混合液，最后将稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一的砷化镓衬底的另一面上，使碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与砷化镓衬底的另一面直接接触，并用载玻片压紧，然后滴加酒精，放入密闭空间中进行真空抽滤，待酒精完全挥发后，取出并去除碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，在步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面通过光刻、蒸镀工艺制备厚度为100nm的ZnO绝缘层，再在ZnO绝缘层表面通过蒸镀、退火工艺制备铜正面电极，使步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面保留有受光窗口；
步骤五，以2000rpm的转速在步骤四的受光窗口旋涂Nafion钝化层，旋涂持续60s。
通过以上工艺步骤，获得碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池。
实施例3
一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，用质量分数为10％的HCl溶液对砷化镓衬底进行超声酸洗3min，并依次用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗5min，并用氮气吹干后，在砷化镓衬底的其中一面通过蒸镀、退火工艺制备金背面电极，得到金背面电极/砷化镓衬底，然后重复上述的清洗步骤，吹干备用；
步骤二，将8.5mg直径为1nm，长度为30μm碳纳米管粉末加入250mL质量分数为0.1％十二烷基苯磺酸钠溶液中，通过超声分散均匀，于5000rpm的转速下离心1min，保留上清液，得到碳纳米管悬浮液，量取3mL的0.014mg/mL碳纳米管悬浮液及1μL银纳米线直径为15nm，浓度为0.05mg/mL银纳米水溶液加入30mL去离子水中得到含有1.27×10-3mg/mL的碳纳米管和1.52×10-6mg/mL的银纳米线的稀释混合液，最后将稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一的砷化镓衬底的另一面上，使碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与砷化镓衬底的另一面直接接触，并用载玻片压紧，然后滴加酒精，放入密闭空间中进行真空抽滤，待酒精完全挥发后，取出并去除碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，在步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面通过光刻、蒸镀工艺制备厚度为100nm的SiNx绝缘层，再在SiNx绝缘层表面通过蒸镀、退火工艺制备银正面电极，使步骤三碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面保留有受光窗口；
步骤五，以5000rpm的转速在步骤四的受光窗口旋涂Nafion钝化层，旋涂持续10s。
通过以上工艺步骤，获得碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池。
实施例4
实施例4与实施例1制备条件基本相同，不同之处在于，控制步骤二混合溶液中碳纳米管浓度为8×10-4mg/mL。
实施例5
实施例5与实施例1制备条件基本相同，不同之处在于，控制步骤二混合溶液中碳纳米管浓度为1.65×10-3mg/mL。
对比例1
对比例1与实施例1制备条件基本相同，不同之处在于，用碳纳米管薄膜作为空穴传输层。
对比例2～3
对比例2～3与实施例1制备条件相似，不同之处在于，分别控制步骤二稀释混合液中碳纳米管的浓度为：4.5×10-4mg/mL和2×10-3mg/mL。
对实施例1～5和对比例1～3所得太阳电池进行电学性能测试，测试结果见表1与图3。
表1实施例1～5和对比例1～3所得太阳电池的电学性能测试结果
由图2可知，碳纳米管/银纳米线复合薄膜中碳纳米管与银纳米线交叉互联，分布较为均匀。
结合图3与表1可知：
通过本发明技术实施例1～5得到的太阳电池相对对比例1用碳纳米管薄膜作为空穴传输层获得的太阳电池，具有更高的开路电压，光电转换化率都有了显著的提高，从2.47％上升到6.77％、4.93％、4.41％、3.60％、4.22％。
对比例2～3则说明了步骤二稀释混合液中碳纳米管的浓度是影响产品性能的重要条件之一。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其特征在于，由以下制备方法制备得到：
步骤1，将碳纳米管粉末加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散、离心得到碳纳米管悬浮液，将所述碳纳米管悬浮液和银纳米线、水混合得到稀释混合液，将所述稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤2，将步骤1得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于清洗干净的衬底上，使所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与所述衬底表面接触压紧，并滴加酒精，再进行真空抽滤，然后去除所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜。
2.根据权利要求1所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其特征在于，
步骤1所述十二烷基苯磺酸钠溶液质量分数为0.1～1％，所述稀释混合液中含有浓度为8×10-4～1.65×10-3mg/mL的碳纳米管，浓度为1.52×10-6～1.52×10-5mg/mL的银纳米线。
3.根据权利要求2所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其特征在于，步骤1的十二烷基苯磺酸钠溶液质量分数为0.5％，所述稀释混合液中含有浓度为1.27×10-3mg/mL的碳纳米管，浓度为7.58×10-6mg/mL的银纳米线。
4.根据权利要求1所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其特征在于，步骤1进行超声分散，并在1000～5000rpm的转速下离心1～60min得到所述碳纳米管悬浮液。
5.一种碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池，其特征在于，自下到上包括以下部分：背面电极、砷化镓衬底、空穴传输层、绝缘层和正面电极，所述空穴传输层为权利要求1～4任意一项所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜，其上表面还具有受光窗口，所述受光窗口旋涂上钝化层。
6.根据权利要求5所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓异质结太阳电池，其特征在于，所述将碳纳米管粉末直径为1～2nm，长度为5～30μm，所述银纳米线直径为10nm～30nm。
7.根据权利要求5所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓异质结太阳电池，其特征在于，所述背面电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极；所述正面电极为石墨烯电极或金属电极，所述金属电极为金、银、钛、铜、镍、铂、氧化锡锑或铝掺氧化锌中的任意一种单一电极或由其中两种以上组成的复合电极。
8.权利要求5～7任意一项所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在砷化镓衬底的其中一面制备背面电极；
步骤二，将碳纳米管粉末加入十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散、离心得到碳纳米管悬浮液，将所述碳纳米管悬浮液和银纳米线、水混合得到稀释混合液，将所述稀释混合液进行真空抽滤得到碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜；
步骤三，将步骤二得到的碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜置于步骤一所述砷化镓衬底的另一面上，使所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的碳纳米管/银纳米线复合薄膜与所述砷化镓衬底的另一面接触压紧，并滴加酒精，再进行真空抽滤，然后去除所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/滤膜中的滤膜部分，即可得到含有碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层的砷化镓衬底；
步骤四，在步骤三所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面进行光刻、蒸镀制备绝缘层，并在所述绝缘层表面制备正面电极，使步骤三所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜空穴传输层表面形成受光窗口；
步骤五，在步骤四所述受光窗口上进行钝化层的旋涂。
9.根据权利要求8所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤五所述钝化层为Nafion，旋涂工艺参数如下：旋涂转速2000～5000rpm，优选3500rpm，旋涂时间10～60s，优选40s。
10.根据权利要求8所述碳纳米管/银纳米线复合薄膜/砷化镓基异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤四的绝缘层为ZnO、SiNx、SiO2或Al2O3中的任意一种。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023184966A1 (zh) | 2023-10-05 |
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