專利名稱：GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽能電池的制作，特別是一種基于GaN納米柱的以無機(jī)物、有機(jī)物為材料的體異質(zhì)結(jié)型反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)太陽能電池的制作方法。具體地說是在以藍(lán)寶石或氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃為襯底的GaN外延層上通過刻蝕工藝形成GaN納米柱結(jié)構(gòu)，并在其上面旋涂有機(jī)光伏導(dǎo)電薄膜，從而實(shí)現(xiàn)光伏特性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對能源的依賴程度不斷加大，如何獲取能源逐漸成為各國關(guān)注的首要問題。一方面，由于化石燃料的總量在全球范圍內(nèi)短時(shí)間很難增加，且隨著開采量的不斷加大，其獲取難度也隨之增加。另一方面，人們對環(huán)境的重視程度相比以前有了很大提高，碳基能源燃燒過程中帶來的二氧化碳和一系列硫化物對全球環(huán)境已經(jīng)產(chǎn)生了不可忽視的破壞性作用，如何得到對環(huán)境無污染的綠色能源已經(jīng)成為各國爭相研究的課題。在這樣的大環(huán)境下，具有安全、可靠、無污染等特點(diǎn)的太陽能逐漸走進(jìn)了人們的視線，其制造簡單、成本低廉的優(yōu)勢也預(yù)示著在未來能源工業(yè)中終將占有重要地位。目前，常規(guī)的薄膜太陽能電池存在著一些缺陷。首先，常規(guī)的薄膜太陽能電池一般是以氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃作為基底，通過在其上面旋涂有機(jī)光伏材料并在最外層淀積低功函數(shù)金屬，例如鋁，這種電池雖然制作簡單，但由于其吸收光能的有效面積為氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃的平面面積，有效面積較小。其次，在光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理上，常規(guī)無機(jī)-有機(jī)薄層型太陽能電池基本上為有機(jī)體異質(zhì)結(jié)界面附近吸收光能并產(chǎn)生激子，激子在界面分離為電子、空穴，兩種光生載流子分別向陰極、陽極移動進(jìn)而產(chǎn)生的光生伏特效應(yīng)，具有一定的優(yōu)化空間。蘇州大學(xué)提出的“III-V族氮化物基有機(jī)/無機(jī)雜化納米結(jié)構(gòu)太陽能電池”，申請?zhí)朇N101515607A的專利申請，主要是將有機(jī)聚合物填充到生長在氮化物襯底的GaN納米柱空隙處，在表面生長透明導(dǎo)電電極和金屬電極，從而制作成太陽能電池。此種結(jié)構(gòu)存在有三方面的不足首先，GaN納米柱生長在氮化物的襯底上，襯底成本非常高，市場上一個(gè)2英寸的原片其價(jià)格在千元以上，非常不利于大規(guī)模應(yīng)用；其次，在該結(jié)構(gòu)中的上下層由于都采用了金屬電極，并且在上部還采用了透明導(dǎo)電電極氧化銦錫ITO層，其中ITO的光線的透射率約為65%，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率不高；再次，該結(jié)構(gòu)的襯底采用氮化物，下層需制作金屬電極，同樣具有制作成本高、光線透射率低的缺點(diǎn)，致使器件的光電轉(zhuǎn)換效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，利用GaN材料禁帶寬度大、電子遷移率高與納米柱結(jié)構(gòu)能夠形成較大界面面積的優(yōu)點(diǎn)和氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃成本低并能簡化電極制作工序的優(yōu)勢，提出一種基于GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池的制作方法，以降低GaN生長襯底的成本，減少襯底上制備電極的工序，提高光線透射率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)思路是利用了 ECR-PEM0CVD技術(shù)，在保證GaN質(zhì)量不變甚至更好的前提下，將其低溫生長在氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃上，一方面避免下層金屬制作成本的增加和繁瑣工藝，另一方面利用導(dǎo)電玻璃替代氮化物襯底，提高光學(xué)透過率，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。此外，在上層陽極直接采用聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸pedot:pss作為接觸電極，提高光線透過率。根據(jù)上述技術(shù)思路，本發(fā)明基于GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池，包括GaN緩沖層、n-GaN納米柱、聚3己基噻吩P3HT和聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PEDOT:PSS，其特征在于GaN納米柱設(shè)置在GaN緩沖層；GaN緩沖層的下方設(shè)有氧化銦錫ITO導(dǎo)電層；該ITO導(dǎo)電層的下方設(shè)有玻璃保護(hù)層，兩者共同構(gòu)成氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃。所述的GaN緩沖層的厚度為70nm_80nm。所述的n_GaN納米柱得到高度為600nm-700nm,間距為400nm-500nm。所述的聚3己基噻吩P3HT的厚度為100nm-150nm。所述的聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS的厚度為150nm-200nm。根據(jù)上述技術(shù)思路，本發(fā)明基于GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池制作方法，包括如下步驟(I)利用ECR-PEM0CVD的方法在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上生長n_GaN層首先，以氫氣為載氣，在氮?dú)饬髁繛?0SCCm-90SCCm，三甲基鎵流量為O. 4sccm-0. 6sccm，輸入的微波功率為600W-700W，反應(yīng)溫度為150°C -200°C的工藝條件下在氧化銦錫ITO上生長厚度為70nm-80nm的GaN緩沖層；然后，保持氣體流量、氣體成分和微波功率不變，將襯底溫度升高為350°C -400°C，在GaN緩沖層上生長厚度為I. 5 μ m-2. 5 μ m、載流子濃度為I X IO17CnT3-I X IO18CnT3的n_GaN層。(2)將生長有n-GaN的氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底依次放入丙酮、無水乙醇中分別進(jìn)行超聲清洗2min-3min,最后用去離子水沖洗10min-15min ；(3)利用制作光刻掩膜的方法，在清洗過的樣品表面制作掩膜區(qū)，掩膜區(qū)的間隔為400nm-500nm,厚度為 300nm-350nm,大小為 300nm-400nm ；(4)將表面制作有掩膜區(qū)的樣品放入ICP刻蝕機(jī)中，利用ICP刻蝕的方法，得到高度為600nm-700nm、間距為400nm-500nm，且頂端留有保護(hù)掩膜的η-GaN納米柱；(5)將經(jīng)上一步驟處理后的樣品，放入去膠機(jī)中，通入10sccm_15sccm的氧氣,通過氧等離子體與掩模發(fā)生反應(yīng)去除n-GaN納米柱頂端的掩膜，然后將其依次放入丙酮、無水乙醇中進(jìn)行3min-5min超聲清洗,用去離子水沖洗10min-15min,從而在ITO導(dǎo)電襯底上形成所需的n-GaN納米柱，作為電子的傳輸路徑；(6)將聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在長有n-GaN納米柱的氧化銦錫ITO襯底表面，在1000rpm-1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為100nm_150nm的薄膜，并在100°C _150°C的熱板下進(jìn)行15min-20min的烘烤；(7)將聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化銦錫ITO襯底表面，在1000rpm-1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為150nm-200nm的薄膜，在100°C _150°C的熱板下進(jìn)行15min_20min的烘烤，得到電池的陽極，完成聚合物太陽能電池的制作。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)、
I)本發(fā)明由于在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上制作n-GaN納米柱，避免了使用藍(lán)寶石、碳化硅作為生長襯底，使得在保證n-GaN納米柱質(zhì)量的前提下，降低了電池的制作成本。2)本發(fā)明由于采用n-GaN納米柱作為電子的傳輸路徑，輸運(yùn)速率高，避免了電子在傳輸過程中與空穴的復(fù)合，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。3)本發(fā)明由于采用聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS作為陽極材料，與Ni、Au這些傳統(tǒng)陽極材料相比，光線透過率高，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。


圖I是本發(fā)明的混合太陽能電池結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明制作太陽能電池的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，本發(fā)明的GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混合太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括玻璃保護(hù)層I、氧化銦錫ITO導(dǎo)電層2、GaN緩沖層3、n_GaN納米柱4、聚3己基噻吩P3HT層5和聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS層6。其中，氧化銦錫ITO導(dǎo)電層2設(shè)置在玻璃保護(hù)層I上，兩者共同構(gòu)成氧化銦錫ITO透明導(dǎo)電玻璃；GaN緩沖層3設(shè)置在氧化銦錫ITO導(dǎo)電層2上，其厚度為70nm-80nm ；n-GaN納米柱4設(shè)置在GaN緩沖層3上，其高度為600nm-700nm、間距為400nm-500nm ’聚3己基噻吩P3HT層5設(shè)置在η-GaN納米柱4上，其厚度為100nm-150nm ;聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PEDOT:PSS層6設(shè)置在聚3己基噻吩P3HT層5上，其厚度為100nm-150nm。參照圖2，制作本發(fā)明電池的方法給出如下實(shí)施例實(shí)施例I :制作納米柱高度為600nm、間距為400nm的混合太陽能電池 步驟I，利用ECR-PEM0CVD的方法在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上生長n_GaN層，如圖
2β οI. I)以氫氣為載氣，使用高純氮?dú)庾鳛榈丛谘趸熷aITO上生長厚度為75nm的GaN緩沖層，生長的工藝條件為氮?dú)饬髁繛?0SCCm，三甲基鎵流量為O. 4sCCm，輸入的微波功率為650W，反應(yīng)溫度為150°C ；I. 2)保持氣體流量、氣體成分和微波功率不變，將襯底溫度升高為350°C，在GaN緩沖層上生長n-GaN層，該η-GaN層厚度為I. 5 μ m、載流子濃度為I X 1017cm-3。步驟2，將生長有n-GaN的氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底首先放入丙酮中，進(jìn)行超聲清洗2min,然后放入無水乙醇中進(jìn)行超聲清洗2min,最后用去離子水沖洗lOmin。步驟3，制作掩膜區(qū)3. I)在經(jīng)清洗后的樣品表面旋涂厚度為300nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA正性光刻膠，進(jìn)行150°C時(shí)間為20min的前烘，得到厚度為300nm的掩膜；3. 2)將前烘后的樣品放在電子束直寫室中，進(jìn)行輻射劑量為400μ C/cm2的曝光；3. 3)將曝光后的樣品放在甲基異丁基酮MIBK和異丙醇IPA質(zhì)量比為I : 3的顯影液中進(jìn)行Imin的顯影；3. 4)用異丙醇IPA對 顯影后的樣品沖洗20min，再將沖洗后的樣品放在溫度為80°C的烤箱中烘烤30min后，放在溫度為150°C的熱板上堅(jiān)膜15min，形成間隔為400nm，大小為400nm的掩膜區(qū)，如圖2b。步驟4，將表面制作有掩膜區(qū)的樣品放入ICP刻蝕機(jī)中，在Ar的氣體流量為15sccm, Cl2的氣體流量為40sccm，反應(yīng)室氣壓為O. 67Pa，ICP偏置功率為400W，自偏壓功率為100W，ICP射頻頻率為13. 56MHz的工藝條件下，刻蝕時(shí)間lmin，得到高度為600nm、間距為400nm，且頂端留有保護(hù)掩膜的η-GaN納米柱。步驟5，將經(jīng)刻蝕后的樣品，放入去膠機(jī)中，通入IOsccm的氧氣，通過氧等離子體與掩模發(fā)生反應(yīng)去除n-GaN納米柱頂端的掩膜，然后將其放入丙酮中進(jìn)行3min的超聲清洗，再將其放入無水乙醇中進(jìn)行3min的超聲清洗,最后用去離子水沖洗IOmin,從而在ITO導(dǎo)電襯底上形成所需的n-GaN納米柱，作為電子的傳輸路徑，如圖2c。步驟6，將聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在長有n_GaN納米柱的氧化銦錫ITO襯底表面，在IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下將聚3己基噻吩P3HT旋涂成厚度為150nm的薄膜，然后將樣品放在100°C的熱板下進(jìn)行15min的烘烤，如圖2d。 步驟7，將聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS溶液滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化銦錫ITO襯底表面，在1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂得到厚度為200nm的薄膜，在150°C的熱板下進(jìn)行20min的烘烤，從而得到電池的陽極，完成聚合物太陽能電池的制作，如圖2e。實(shí)施例2 :制作納米柱高度為650nm、間距為450nm的混合太陽能電池步驟一，利用ECR-PEM0CVD的方法在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上生長n_GaN層，如圖
2β ο首先，以氫氣為載氣,使用高純氮?dú)庾鳛榈?在氮?dú)饬髁繛?0sccm，三甲基鎵流量為O. 5SCCm，輸入的微波功率為600W，反應(yīng)溫度為200°C的工藝條件下在氧化銦錫ITO上生長厚度為70nm的GaN緩沖層；然后，保持氣體流量、氣體成分和微波功率不變，將襯底溫度升高為400°C，在GaN緩沖層上生長厚度為2 μ m、載流子濃度為4 X IO17CnT3的η-GaN層。步驟二，將生長有n-GaN的氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底依次放入丙酮、無水乙醇中分別進(jìn)行超聲清洗2. 5min,最后用去離子水沖洗12min。步驟三，制作掩膜區(qū)(3a)在經(jīng)清洗后的樣品表面旋涂厚度為330nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA正性光刻膠，進(jìn)行180°C時(shí)間為25min的前烘，得到厚度為330nm的掩膜；(3b)將前烘后的樣品放在電子束直寫室中，進(jìn)行輻射劑量為450μ C/cm2的曝光；(3c)將曝光后的樣品放在甲基異丁基酮MIBK和異丙醇IPA質(zhì)量比為I : 3的顯影液中進(jìn)行I. 5min的顯影；(3d)用異丙醇IPA對顯影后的樣品沖洗30min，再將沖洗后的樣品放在溫度為90°C的烤箱中烘烤25min后，放在溫度為170°C的熱板上堅(jiān)膜12min，形成間隔為450nm，大小為350nm的掩膜區(qū)，如圖2b。步驟四，將表面制作有掩膜區(qū)的樣品放入ICP刻蝕機(jī)中，刻蝕出高度為650nm、間距為450nm，且頂端留有保護(hù)掩膜的η-GaN納米柱?？涛g的工藝條件設(shè)為Ar的氣體流量為18SCCm，Cl2的氣體流量為45sCCm，反應(yīng)室氣壓為O. 67Pa，ICP偏置功率為450W，自偏壓功率為125W，ICP射頻頻率為13. 56MHz，刻蝕時(shí)間為I. 5min。步驟五，將經(jīng)上一步驟處理后的樣品，放入去膠機(jī)中，通入15sCCm的氧氣，通過氧等離子體與掩模發(fā)生反應(yīng)去除n-GaN納米柱頂端的掩膜，然后將其依次放入丙酮、無水乙醇中進(jìn)行4min超聲清洗,用去離子水沖洗15min,從而在ITO導(dǎo)電襯底上形成所需的n_GaN納米柱，作為電子的傳輸路徑，如圖2c。步驟六，將聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在長有n_GaN納米柱的氧化銦錫ITO襯底表面，在1200rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為125nm的薄膜，并在120°C的熱板下進(jìn)行18min的烘烤，如圖2d。步驟七，將聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PED0T:PSS溶液滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化銦錫ITO襯底表面，在1200rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為180nm的薄膜，在120°C的熱板下進(jìn)行18min的烘烤，得到電池的陽極，完成聚合物太陽能電池的制作，如圖2e。實(shí)施例3 :制作納米柱高度為700nm、間距為500nm的混合太陽能電池步驟A，利用ECR-PEM0CVD的方法在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上生長n_GaN層，即先以氫氣為載氣，使用高純氮?dú)庾鳛榈?，在氮?dú)饬髁繛?0sccm，三甲基鎵流量為O. 6sccm,輸入的微波功率為700W，反應(yīng)溫度為185°C的條件下在氧化銦錫ITO上生長厚度為80nm的GaN緩沖層；再保持氣體流量、氣體成分和微波功率不變，將襯底溫度升高為380°C，在GaN緩沖層上生長厚度為2. 5 μ m、載流子濃度為I X IO18CnT3的η-GaN層，如圖2a。步驟B，將生長有n-GaN的氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底先放入丙酮超聲清洗3min，再放入無水乙醇中超聲清洗3min,最后用去離子水沖洗15min。步驟C，在經(jīng)清洗后的樣品表面旋涂厚度為350nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA正性光刻膠，進(jìn)行175°C時(shí)間為30min的前烘，得到厚度為350nm的掩膜；再將樣品放在電子束直寫室中，進(jìn)行輻射劑量為425μ C/cm2的曝光；將曝光后的樣品放在甲基異丁基酮MIBK和異丙醇IPA質(zhì)量比為I : 3的顯影液中進(jìn)行I. 2min的顯影；用異丙醇IPA對顯影后的樣品沖洗25min,并將沖洗后的樣品放在溫度為100 C的烤箱中供烤20min ;最后放在溫度為180°C的熱板上堅(jiān)膜lOmin，形成間隔為500nm，大小為300nm的掩膜區(qū)，如圖2b。步驟D，將表面制作有掩膜區(qū)的樣品放入ICP刻蝕機(jī)中，在Ar的氣體流量為20sccm, Cl2的氣體流量為50sccm，反應(yīng)室氣壓為O. 67Pa，ICP偏置功率為425W，自偏壓功率為150W，ICP射頻頻率為13. 56MHz的工藝條件下刻蝕I. 2min，得到高度為700nm、間距為500nm,且頂端留有保護(hù)掩膜的η-GaN納米柱。步驟E,去除n-GaN納米柱頂端的掩膜El)將經(jīng)上一步驟處理后的樣品，放入去膠機(jī)中，通入12sCCm的氧氣，通過氧等離子體與掩模發(fā)生反應(yīng)去除n-GaN納米柱頂端的掩膜；E2)將去除掩膜后的樣品依次放入丙酮、無水乙醇中超聲清洗5min，用去離子水沖洗12min，從而在ITO導(dǎo)電襯底上形成所需的n-GaN納米柱，作為電子的傳輸路徑，如圖2c0 步驟F，制作聚3己基噻吩P3HT薄膜，如圖2d Fl)將聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在長有n_GaN納米柱的氧化銦錫ITO襯底表面,在1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂,得到厚度為IOOnm的薄膜；
F2)將旋涂后的樣品在150°C的熱板下烘烤行20min。步驟G，制作電池的陽極，如圖2e :Gl)將烘烤后的樣品取出，在其表面滴附聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PEDOT: PSS溶液，在1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為150nm的薄膜；
G2)將旋涂后的樣品放在150°C的熱板下進(jìn)行15min的烘烤，得到電池的陽極，完成聚合物太陽能電池的制作。
權(quán)利要求
1.ー種GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池,包括GaN緩沖層⑶、n_GaN納米柱(4)、聚3己基噻吩P3HT(5)和聚ニ氧こ基噻吩聚對苯こ烯磺酸PEDOT:PSS (6)，其特征在于GaN納米柱⑷設(shè)置在GaN緩沖層(3)上；GaN緩沖層(3)的下方設(shè)有氧化銦錫ITO導(dǎo)電層(2);該ITO導(dǎo)電層(2)的下方設(shè)有玻璃保護(hù)層(I)，兩者共同構(gòu)成氧化銦錫ITO導(dǎo)電玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合太陽能電池，其中GaN緩沖層(3)的厚度為70nm-80nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合太陽能電池，其中n-GaN納米柱⑷得到高度為600nm-700nm,間距為 400nm_500nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合太陽能電池，其中聚3己基噻吩P3HT(5)的厚度為100nm_150nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合太陽能電池，其中聚ニ氧こ基噻吩聚對苯こ烯磺酸PEDOT: PSS (6)的厚度為 150nm-200nm。
6.一種基于GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的混合太陽能電池的制作方法，包括如下步驟 (1)利用ECR-PEM0CVD的方法在氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底上生長n_GaN層 首先，以氫氣為載氣，在氮?dú)饬髁繛?0SCCm-90SCCm，三甲基鎵流量為0. 4sccm-0. 6sccm,輸入的微波功率為600W-700W，反應(yīng)溫度為150°C -200°C的エ藝條件下在氧化銦錫ITO上生長厚度為70nm-80nm的GaN緩沖層； 然后，保持氣體流量、氣體成分和微波功率不變，將襯底溫度升高為350°C -400°C，在GaN緩沖層上生長厚度為I. 5u m-2. 5 u m、載流子濃度為I X IO17CnT3-I X IO18CnT3的n-GaN層； (2)將生長有n-GaN的氧化銦錫ITO導(dǎo)電襯底依次放入丙酮、無水こ醇中分別進(jìn)行超聲清洗2min-3min,最后用去離子水沖洗10min_15min ； (3)利用制作光刻掩膜的方法，在清洗過的樣品表面制作掩膜區(qū)，掩膜區(qū)的間隔為400nm_500nm，厚度為 300nm-350nm，大小為 300nm-400nm ； (4)將表面制作有掩膜區(qū)的樣品放入ICP刻蝕機(jī)中，利用ICP刻蝕的方法，得到高度為600nm-700nm、間距為400nm-500nm，且頂端留有保護(hù)掩膜的n_GaN納米柱； (5)將經(jīng)上ー步驟處理后的樣品，放入去膠機(jī)中，通入10sccm-15sccm的氧氣,通過氧等離子體與掩模發(fā)生反應(yīng)去除n-GaN納米柱頂端的掩膜，然后將其依次放入丙酮、無水こ醇中進(jìn)行3min-5min超聲清洗,用去離子水沖洗10min-15min,從而在ITO導(dǎo)電襯底上形成所需的n-GaN納米柱，作為電子的傳輸路徑； (6)將聚3己基噻吩P3HT溶液滴附在長有n-GaN納米柱的氧化銦錫ITO襯底表面，在1000rpm-1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為100nm_150nm的薄膜，并在100°C _150°C的熱板下進(jìn)行15min_20min的烘烤； (7)將聚ニ氧こ基噻吩聚對苯こ烯磺酸PED0T:PSS溶液滴附在旋涂有聚3己基噻吩P3HT的氧化銦錫ITO襯底表面，在1000rpm-1500rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂，得到厚度為150nm-200nm的薄膜，在100°C _150°C的熱板下進(jìn)行15min_20min的烘烤，得到電池的陽極，完成聚合物太陽能電池的制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混合太陽能電池的制作方法，其中步驟(3)所述的利用制作光刻掩膜的方法，在清洗過的樣品表面制作掩膜區(qū)，按以下步驟進(jìn)行(3a)在經(jīng)清洗后的樣品表面旋涂厚度300nm-350nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA正性光刻膠，進(jìn)行溫度為150°C _180°C、時(shí)間為20min-30min的前烘，得到厚度為300_350nm的掩膜； (3b)將前烘后的樣品放在電子束直寫室中，進(jìn)行輻射劑量為400 y C/Cm2-450 i! C/cm2的曝光； (3c)將曝光后的樣品放在甲基異丁基酮MIBK和異丙醇IPA質(zhì)量比為I : 3的顯影液中進(jìn)行l(wèi)min-1. 5min的顯影； (3d)用異丙醇IPA對顯影后的樣品沖洗20min-30min，再將沖洗后的樣品放在溫度為80°C -100°C的烤箱中烘烤20min-30min后，放在溫度為150°C _180°C的熱板上堅(jiān)膜10min_15min,形成間隔為400nm-500nm,大小為300nm-400nm的掩膜區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混合太陽能電池的制作方法，其中所述步驟(4)中ICP刻蝕的方法，其エ藝條件是 Ar的氣體流量為15sccm-20sccm, Cl2的氣體流量為40sccm_50sccm, 反應(yīng)室氣壓為0. 67Pa， ICP偏置功率為400W-450W， 自偏壓功率為100W-150W， ICP射頻頻率為13. 56MHz, 刻蝕時(shí)間為lmin-1. 5min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GaN納米柱反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)混合太陽能電池的制作方法，主要解決現(xiàn)有太陽能電池效率低，成本高的問題。它包括玻璃保護(hù)層(1)、氧化銦錫ITO導(dǎo)電層(2)、GaN緩沖層(3)、n-GaN納米柱(4)、聚3己基噻吩P3HT(5)和聚二氧乙基噻吩聚對苯乙烯磺酸PEDOT:PSS(6)。其中，氧化銦錫ITO導(dǎo)電層(2)設(shè)置在玻璃保護(hù)層(1)上，兩者構(gòu)成氧化銦錫ITO透明導(dǎo)電玻璃；GaN緩沖層(3)外延在氧化銦錫ITO導(dǎo)電層(2)上；n-GaN納米柱(4)外延在GaN緩沖層(3)上，其高度為600nm-700nm、間距為400nm-500nm；P3HT(5)設(shè)置在n-GaN納米柱(4)上；PEDOT:PSS(6)設(shè)置在P3HT(5)上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高，可用于商用和民用發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號H01L31/18GK102629633SQ201210131229
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月29日
發(fā)明者馮倩, 張璐, 李倩, 邢韜, 郝躍 申請人:西安電子科技大學(xué)