一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]GaAs太陽(yáng)能電池由于具有全光譜吸收、高轉(zhuǎn)換效率、耗材少、用地面積少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于光伏發(fā)電的各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]目前，GaAs太陽(yáng)能電池采用外延MOCVD或MBE技術(shù)生長(zhǎng)窗口層和接觸層，然后在電池工藝過(guò)程中蝕刻去除有效受光區(qū)內(nèi)的接觸層材料，在接觸層表面沉積相應(yīng)的金屬電極材料，在受光區(qū)表面沉積相應(yīng)的增透膜材料。在蝕刻接觸層材料的過(guò)程中，可能存在接觸層殘留、窗口層受損的風(fēng)險(xiǎn)因素，不利于接觸層與正面金屬電極間的歐姆接觸，也造成了有效受光面積的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，以減少接觸層對(duì)受光區(qū)的過(guò)度占用，能夠從根本上解決電池制作工藝過(guò)程中遇到的接觸層腐蝕異常的問(wèn)題，具有比傳統(tǒng)GaAs太陽(yáng)能電池更高的光利用效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案為:一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，包括有襯底，在所述襯底的上表面生長(zhǎng)有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元，在所述襯底的下表面沉積有背面金屬電極，在所述GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元的上表面生長(zhǎng)有窗口層，在所述窗口層的上表面生長(zhǎng)或沉積有增透膜，所述增透膜上通過(guò)濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對(duì)應(yīng)的接觸層圖形，在所述接觸層圖形對(duì)應(yīng)的窗口層表面選擇性生長(zhǎng)有接觸層；所述接觸層上保留有正面金屬電極及柵線圖形，并沉積有正面金屬電極；所述正面金屬電極和接觸層之間、背面金屬電極和襯底之間分別形成歐姆接觸。
[0006]所述襯底為S1、Ge、SiC、GaAs、Al2O3中的一種。
[0007]所述背面金屬電極的厚度為0.5-5 μ m。
[0008]所述增透膜為S1x、SiNx, A1N、A1203、T1x中的一種或幾種組合，厚度為100_300nmo
[0009]所述增透膜上裸露出來(lái)的柵線寬度為5-40 μm。
[0010]所述接觸層的厚度為100-500nm。
[0011]所述接觸層上的正面金屬柵線尺寸較接觸層寬度小1-3 μπι。
[0012]所述正面金屬電極厚度為0.5-5 μπι。
[0013]所述正面金屬電極和背面金屬電極為Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ti/Al/Ti/Au、Al/Cr/Au、Au/AuGe/Ni/Au、Au/Ag/Au 中的一種。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0015]1、由于采用選擇性生長(zhǎng)太陽(yáng)能電池接觸層，可按照正面金屬電極的設(shè)計(jì)尺寸生長(zhǎng)接觸層，最大化利用電池受光區(qū)接收光源，能夠減少接觸層對(duì)受光區(qū)的過(guò)度占用，具有比傳統(tǒng)GaAs太陽(yáng)能電池更高的光利用效率。
[0016]2、選擇性生長(zhǎng)GaAs太陽(yáng)能電池的接觸層，可減少電池制程中的接觸層蝕刻工序，完全規(guī)避工藝過(guò)程中遇到的接觸層腐蝕不干凈的異?，F(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元及窗口層生長(zhǎng)示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的增透膜制備示意圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的接觸層圖形化示意圖。
[0021]圖5為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的選擇性生長(zhǎng)接觸層示意圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型所述GaAs太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的正面金屬電極制備示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例所述的選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，包括有襯底1，在所述襯底I的上表面生長(zhǎng)有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元2，在所述襯底I的下表面沉積有背面金屬電極3，在所述GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元2的上表面生長(zhǎng)有窗口層4，在所述窗口層4的上表面生長(zhǎng)或沉積有增透膜5，所述增透膜5上通過(guò)濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對(duì)應(yīng)的接觸層圖形，在所述接觸層圖形對(duì)應(yīng)的窗口層表面選擇性生長(zhǎng)有接觸層6 ;所述接觸層6上保留有正面金屬電極及柵線圖形，并沉積有正面金屬電極7 ;所述正面金屬電極7和接觸層6之間、背面金屬電極3和襯底I之間分別形成歐姆接觸。
[0025]所述襯底I 為 S1、Ge、SiC、GaAs、Al2O3中的一種。
[0026]所述背面金屬電極3的厚度為0.5-5 μπι。
[0027]所述增透膜5為單層或多層結(jié)構(gòu)，其為Si0x、SiNx、AlN、Al203、Ti0x中的一種或幾種組合，厚度為100-300nmo
[0028]所述增透膜5上裸露出來(lái)的柵線寬度為5-40 μπι。
[0029]所述接觸層6的厚度為100-500nm。
[0030]所述接觸層6上的正面金屬柵線尺寸較接觸層寬度小1-3 μπι。
[0031 ] 所述正面金屬電極7的厚度為0.5-5 μ mo
[0032]所述正面金屬電極7和背面金屬電極3為Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ti/Al/Ti/Au、Al/Cr/Au、Au/AuGe/Ni/Au、Au/Ag/Au 中的一種。
[0033]以下為本實(shí)施例上述GaAs太陽(yáng)能電池的具體制備方法，其過(guò)程如下:
[0034]l)GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元及窗口層生長(zhǎng)
[0035]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)在所述襯底I的上表面由下至上依次層疊生長(zhǎng)有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元2、窗口層4，如圖2所示；
[0036]2)增透膜的制備
[0037]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)在所述窗口層4的上表面生長(zhǎng)有厚100-300nm的增透膜5，或利用電子束蒸發(fā)或光學(xué)輔助蒸發(fā)技術(shù)在所述窗口層4的上表面沉積有厚100-300nm的增透膜5，而在本實(shí)施例中，優(yōu)選金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)在所述窗口層4的上表面生長(zhǎng)所需的增透膜5，如圖3所示；
[0038]3)接觸層圖形化
[0039]利用圖形化轉(zhuǎn)移技術(shù)，并經(jīng)過(guò)濕法腐蝕工藝，將正面金屬電極及柵線對(duì)應(yīng)的接觸層圖形在所述增透膜5上裸露出來(lái)，如圖4所示，其中，柵線寬度為5-40 μπι;
[0040]4)選擇性生長(zhǎng)接觸層
[0041]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)，由于晶格失配，在所述接觸層圖形對(duì)應(yīng)的窗口層表面選擇性生長(zhǎng)有厚100-500nm的接觸層6，如圖5所示；
[0042]5)正面金屬電極圖形化
[0043]按照電池圖形設(shè)計(jì)，利用微影技術(shù)將正面金屬電極及柵線圖形保留在所述接觸層6上，其中，柵線設(shè)計(jì)尺寸較接觸層寬度小1-3 μπι;
[0044]6)正面金屬電極制備
[0045]利用電子束蒸發(fā)或金屬濺射技術(shù)，在所述接觸層6上沉積有厚0.5-5 μ m的正面金屬電極7，如圖6所示；
[0046]7)背面金屬電極制備
[0047]利用電子束蒸發(fā)或金屬派射技術(shù)，在所述襯底I的下表面沉積有厚0.5-5 μπι的背面金屬電極3，如圖1所示；
[0048]8)退火合金化
[0049]經(jīng)過(guò)退火處理，所述正面金屬電極7和接觸層6之間、背面金屬電極3和襯底I之間分別形成歐姆接觸；至此，便完成了選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池的制備。
[0050]綜上所述，本實(shí)用新型由于采用選擇性生長(zhǎng)太陽(yáng)能電池接觸層，可按照正面金屬電極的設(shè)計(jì)尺寸生長(zhǎng)接觸層，從而最大化利用電池受光區(qū)接收光源；并且，選擇性生長(zhǎng)GaAs太陽(yáng)能電池的接觸層，可減少電池制程中的接觸層蝕刻工序，完全規(guī)避工藝過(guò)程中遇到的接觸層腐蝕不干凈的異?，F(xiàn)象。這相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型能夠減少接觸層對(duì)受光區(qū)的過(guò)度占用，并且能夠從根本上解決電池制作工藝過(guò)程中遇到的接觸層腐蝕異常的問(wèn)題，具有比傳統(tǒng)GaAs太陽(yáng)能電池更高的光利用效率，值得推廣。
[0051]以上所述之實(shí)施例子只為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例，并非以此限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，故凡依本實(shí)用新型之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:包括有襯底(I)，在所述襯底(I)的上表面生長(zhǎng)有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元(2)，在所述襯底(I)的下表面沉積有背面金屬電極(3)，在所述GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元(2)的上表面生長(zhǎng)有窗口層(4)，在所述窗口層(4)的上表面生長(zhǎng)或沉積有增透膜(5)，所述增透膜(5)上通過(guò)濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對(duì)應(yīng)的接觸層圖形，在所述接觸層圖形對(duì)應(yīng)的窗口層表面選擇性生長(zhǎng)有接觸層(6);所述接觸層(6)上保留有正面金屬電極及柵線圖形，并沉積有正面金屬電極(7);所述正面金屬電極(7)和接觸層(6)之間、背面金屬電極(3)和襯底(I)之間分別形成歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述襯底(I)為 S1、Ge、SiC、GaAs、Al203中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述背面金屬電極(3)的厚度為0.5-5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述增透膜(5)為Si0x、SiNx、AlN、Al203、Ti0x中的一種或幾種組合，厚度為100_300nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述增透膜(5)上裸露出來(lái)的柵線寬度為5-40 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述接觸層(6)的厚度為100-500nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述接觸層(6)上的正面金屬柵線尺寸較接觸層寬度小1-3 μπι。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述正面金屬電極(7)厚度為0.5-5 μπι。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述正面金屬電極(7)和背面金屬電極(3)為Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ti/Al/Ti/Au、Al/Cr/Au、Au/AuGe/Ni/Au、Au/Ag/Au 中的一種。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種選擇性生長(zhǎng)接觸層的GaAs太陽(yáng)能電池，包括襯底，在襯底的上表面生長(zhǎng)有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元，在襯底的下表面沉積有背面金屬電極，在GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元的上表面生長(zhǎng)有窗口層，在窗口層的上表面生長(zhǎng)或沉積有增透膜，增透膜上通過(guò)濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對(duì)應(yīng)的接觸層圖形，在接觸層圖形對(duì)應(yīng)的窗口層表面選擇性生長(zhǎng)有接觸層；接觸層上保留有正面金屬電極及柵線圖形，并沉積有正面金屬電極；正面金屬電極和接觸層之間、背面金屬電極和襯底之間分別形成歐姆接觸。本實(shí)用新型能夠減少接觸層對(duì)受光區(qū)的過(guò)度占用，能夠從根本上解決電池制作工藝過(guò)程中遇到的接觸層腐蝕異常的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】H01L31-18, H01L31-0224
【公開(kāi)號(hào)】CN204375762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420858006
【發(fā)明人】馬滌非, 潘旭, 張楊, 楊翠柏, 毛明明, 陳升陽(yáng)
【申請(qǐng)人】瑞德興陽(yáng)新能源技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日