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石墨烯是一种新型的材料，其唯一的一层碳原子构成的立方晶体结构在实验室中首次被合成出来。它具有超强的机械强度、优异的电子传输和热传导能力以及优异的光学性质，这些独特的性质使得石墨烯在电子学、光学、能源等领域具有广泛的应用前景。而石墨烯半导体肖特基结太阳能电池作为石墨烯在能源领域中的一个重要应用方向，也受到了越来越广泛的关注。本文将从石墨烯半导体肖特基结的特性、优势以及其在太阳能电池中的应用等方面进行综述。
一、 石墨烯半导体肖特基结的特性和优势
石墨烯半导体肖特基结是通过在石墨烯表面形成pn或p-i-n的结构的方式建立起来的，其中p型区域由掺杂的材料或其他半导体材料形成，n型区域由石墨烯本身形成。相较于其他材料的晶体结构，石墨烯在肖特基结中的应用有以下特点和优势：
1. 超高的电子迁移率
石墨烯的电子迁移率相比传统的半导体材料如硅、锗等要高数倍以上，其复杂的π-π电子结构能够允许电子以非常高的速度移动。这也为石墨烯半导体肖特基结的应用提供了难以企及的电学特性。
2. 巨大的比表面积
由于石墨烯薄膜只有一层原子，因此其比表面积极高，这使得石墨烯半导体肖特基结的光吸收率相比其他材料更高，从而可以用来提高太阳能电池的效率。
3. 超强的机械强度
石墨烯的机械强度是其他材料的几倍，这使得石墨烯半导体肖特基结的稳定性和可靠性较高，同样也可以应用在其他需要高强度和长寿命的设备中。
4. 单层薄膜的光透过率
石墨烯是一种单层薄膜，在透过光线时会发生，而不影响光线的传播，这为石墨烯半导体肖特基结的光伏应用提供了方便。
二、 石墨烯半导体肖特基结在太阳能电池中的应用
石墨烯半导体肖特基结的优异性质使得其在太阳能电池中的应用领域日益扩大。石墨烯半导体肖特基结在太阳能电池中的应用可以表现在以下几个方面：
1. 光吸收
石墨烯具有极高的比表面积，可以增加太阳能电池的光吸收率，从而提高转换效率。
2. 电荷分离
石墨烯半导体肖特基结的结构可以使得电子和空穴在不同的区域被收集，从而有效地分离电子和空穴，并提高电池的效率。
3. 提高电池产生的光电流
正如以上两点所述，应用石墨烯半导体肖特基结，电子和空穴在不同的区域被收集，避免了电子和空穴复合，从而提高了电池产生的光电流。
4. 可调谐能带结构
由于石墨烯的导电性可用外部控制材料改变，导致石墨烯半导体肖特基结能带特性可调谐。具体来说，利用pn结构中的p型掺杂的材料和n型石墨烯之间的电势差，石墨烯电子本征能级位置和金属电极位置的控制，可以调制太阳能电池的能带结构，从而进一步提高其效率。
三、 研究现状和发展趋势
自石墨烯的发现以来，石墨烯半导体肖特基结在太阳能电池中的应用领域一直备受瞩目，因此这个领域也得到了广泛的研究。目前，已经有很多相关的研究成果发表。
在石墨烯太阳能电池的制备方面，一些研究人员建立了无掺杂p型石墨烯/p型氧化铜纳米棒肖特基结体系，或氮掺杂的石墨烯和掺杂的氢氧化镁拓展了石墨烯半导体肖特基的组合，并改进了其光伏性质。此外，还有人通过利用印刷技术和激光微商法制备了石墨烯半导体肖特基排列的太阳能电池，并取得了显著的提高。
虽然石墨烯半导体肖特基结作为太阳能电池的应用前景非常广阔，但是目前仍存在一些问题，比如石墨烯薄膜的生产、生长和传输、制造工艺和成本等方面，还需要进一步研究和改进。此外，尽管石墨烯半导体肖特基结具有很高的电子传输能力和光吸收率，在真正的产品链中应该通过更为机械化的工艺生产石墨烯太阳能电池。
综上所述，石墨烯半导体肖特基结是一种非常有前景的太阳能电池新型结构。随着直接产用型太阳能电池在效率和功效方面的急剧提升，石墨烯半导体肖特基结太阳能电池给未来的太阳能行业提供了新的突破和发展空间。