專利名稱：太陽電池芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高倍聚光太陽電池芯片及其制作方法，屬半導(dǎo)體光電子器件與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能電池發(fā)電是未來新能源領(lǐng)域的重要組成部分，然而目前太陽能電池發(fā)電成本還較高，要降低成本，最直接有效地方法就是提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。影響太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的因素很多，其中電池內(nèi)部串聯(lián)電阻的功率損耗是最重要的因素之在太陽電池內(nèi)部串聯(lián)電阻的組成部分中，受光面電極與電池半導(dǎo)體層的接觸電阻是重要的組成部分。傳統(tǒng)的太陽電池通常采用柵狀電極結(jié)構(gòu)，電極柵線與半導(dǎo)體層形成歐姆接觸，而為了最大限度地利用太陽光，一般柵狀電極總面積只占電池芯片總面積的很少一部分(小于10%)，這就大大限制了電極與半導(dǎo)體層的接觸面積，進(jìn)而提高了電極與半導(dǎo)體層之間的接觸電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種高倍聚光太陽電池芯片，包含:
太陽電池外延疊層；
網(wǎng)格狀金屬納米電極，覆蓋于所述太陽電池外延疊層表面；
柵狀電極，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極上；
透明導(dǎo)電層，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極之上，與所述的太陽電池外延疊層形成歐姆接觸。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述柵狀電極可以采用蒸鍍、金屬剝離等一系列常規(guī)工藝手段形成于網(wǎng)格狀金屬納米電極之上，網(wǎng)格內(nèi)空白區(qū)域的金屬柵狀電極直接與所述的高倍聚光太陽電池外延片表面接觸。所述透明導(dǎo)電層可以采用蒸鍍方法直接覆蓋于已制備好所述網(wǎng)格狀金屬納米電極及金屬柵狀電極的高倍聚光太陽電池外延疊層之上。優(yōu)選地，所述網(wǎng)格狀金屬納米電極寬度在20至500納米之間，電極間距在I至10微米之間。所述透明導(dǎo)電層與所述高倍聚光太陽電池外延片接觸區(qū)域形成歐姆接觸。優(yōu)選地，所述的透明導(dǎo)電層厚度在100至500納米之間。本發(fā)明還公開了一種高倍聚光太陽電池芯片的制作方法，包括步驟:
1)提供太陽電池外延疊層；
2)在所述太陽電池外延疊層表面形成網(wǎng)格狀金屬納米電極；
3)在所述網(wǎng)格狀金屬納米電極上形成柵狀電極；
4)在所述網(wǎng)格狀金屬納米電極之上形成透明導(dǎo)電層，其與所述的太陽電池外延疊層形成歐姆接觸。 在一些實(shí)施例中，所述透明導(dǎo)電層采用蒸鍍方法直接覆蓋于已制備好所述網(wǎng)格狀金屬納米電極及金屬柵狀電極的高倍聚光太陽電池外延疊層之上。本發(fā)明采用透明導(dǎo)電層大面積地與電池外延片表面形成歐姆接觸，大大降低了電極與電池外延片的接觸電阻；采用網(wǎng)格狀金屬納米電極嵌入透明導(dǎo)電層，提高了透明導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力，解決了高倍聚光條件下，透明導(dǎo)電層導(dǎo)電能力不足的問題。進(jìn)一步地，在網(wǎng)格狀金屬納米電極之上形成柵狀電極，縮短了光生電流在透明導(dǎo)電層內(nèi)的流通距離，進(jìn)一步降低電池串聯(lián)電阻。由于提高了透明導(dǎo)電層的電導(dǎo)率，所述柵狀電極可設(shè)計(jì)更寬的距離，提高了太陽光利用率。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖1 圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種高倍聚光太陽電池芯片結(jié)構(gòu)及主要制備工藝流程示意圖，其中圖1、圖3、圖5、圖7為一種高倍聚光太陽電池芯片正面俯視圖，圖2、圖4(b)、圖6、圖8、圖9為圖4 (a)所標(biāo)注的截面A示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表不:
001:高倍聚光太陽電池外延片；
002:網(wǎng)格狀金屬納米電極；
003:金屬柵狀電極；
004:透明導(dǎo)電層；
005:背電極。
具體實(shí)施例方式下面各實(shí)施例公開了一種高倍聚光太陽電池芯片及其制作方法，其采用透明導(dǎo)電材料與電池半導(dǎo)體層大面積地形成歐姆接觸，具體為先在電池半導(dǎo)體層表面形成一網(wǎng)格狀金屬納米電極，然后再覆蓋透明導(dǎo)電層，如此將金屬納米電極嵌入透明導(dǎo)電層，大大提高了導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力。下面結(jié)合對本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步描述，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1與圖2所示，提供一高倍聚光太陽電池外延片001，以GalnP/GaAs/Ge三結(jié)太陽能電池為例，可在P型Ge襯底上外延形成GalnP/GaAs/Ge三結(jié)電池外延層,之后繼續(xù)外延形成η型GaAs歐姆接觸層，其摻雜濃度為5 X IO1Vcm3,最終獲得常規(guī)的P型Ge襯底上GalnP/GaAs/Ge三結(jié)高倍聚光太陽電池外延片001。如圖3與圖4所示，采用納米壓印技術(shù)在高倍聚光太陽電池外延片001之上形成網(wǎng)格狀金屬納米電極002，其制備步驟包括:1)在高倍聚光太陽電池外延片001表面旋涂負(fù)性光刻膠；
2)選擇一正六邊形氧化鋁陽極氧化多孔膜壓印在負(fù)性光刻膠之上；
3)紫外光曝光；
4)剝離氧化鋁陽極氧化多孔膜；
5)顯影液顯影將氧化鋁陽極氧化多孔膜圖形復(fù)制到負(fù)性光刻膠；
6)蒸鍍金屬電極，優(yōu)選地，選擇銀作為蒸鍍金屬源；
7)剝離金屬電極，形成網(wǎng)格狀金屬納米電極002。如圖5與圖6所示，在制備好網(wǎng)格狀金屬納米電極002的高倍聚光太陽電池外延片001之上形成金屬柵狀電極003，其制備步驟包括:
1)采用光刻工藝在制備好網(wǎng)格狀金屬納米電極002的高倍聚光太陽電池外延片001之上形成光刻膠掩膜；
2)蒸鍍金屬，優(yōu)選地，選擇銀作為蒸鍍金屬源；
3)剝離金屬電極，形成金屬柵狀電極003。如圖7與圖8所示，采用蒸鍍方法在制備好網(wǎng)格狀金屬納米電極002及金屬柵狀電極003的高倍聚光太陽電池外延片001之上形成透明導(dǎo)電層004，優(yōu)選地，選擇ITO或氧化鋅材料作為蒸鍍源。如圖9所示，在高倍聚光太陽電池外延片001背面蒸鍍背電極005。圖9顯示了采用前述方法獲得的高倍聚光太陽電池芯片的側(cè)面剖視圖。請參考圖9，太陽電池芯片的正面電極結(jié)構(gòu)包括:網(wǎng)格狀金屬納米電極002、金屬柵狀電極003和透明導(dǎo)電層004。其中網(wǎng)格狀金屬納米電極002的圖案如圖3所示呈正六邊形分布，應(yīng)當(dāng)注意的是，其并不僅限于此圖案，也可正方形等其他圖案，電極寬度優(yōu)選值為2(Γ500納米，電極間距優(yōu)選值為廣10微米，在本實(shí)施例中極寬度取200納米，電極間距取2微米。金屬柵狀電極分布在芯片的邊緣，直接覆蓋在網(wǎng)格狀金屬納米電極002上，其可如圖6所示分布在兩偵牝也可在芯片的邊緣形成一個(gè)環(huán)狀。如圖8所示，透明導(dǎo)電層004直接覆蓋于已制備好所述網(wǎng)格狀金屬納米電極及金屬柵狀電極的高倍聚光太陽電池外延疊層之上，與太陽電池外延疊層形成歐姆接觸，考慮到透光率的因素，通常透明導(dǎo)電層的厚度被限制在數(shù)百納米，優(yōu)選范圍值為10(Γ500納米，在本實(shí)施例中，取500納米。在本實(shí)施例中，還在網(wǎng)格狀金屬納米電極之上形成柵狀電極，縮短了光生電流在被嵌入了金屬納米電極的透明導(dǎo)電層內(nèi)的流通距離，進(jìn)一步降低電池串聯(lián)電阻。很明顯地，本發(fā)明的 說明不應(yīng)理解為僅僅限制在上述實(shí)施例，而是包括利用本發(fā)明構(gòu)思的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.太陽電池芯片，包含: 太陽電池外延疊層； 網(wǎng)格狀金屬納米電極，覆蓋于所述太陽電池外延疊層表面； 柵狀電極，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極上； 透明導(dǎo)電層，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極之上，與所述的太陽電池外延疊層形成歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池芯片，其特征在于:所述柵狀電極形成于網(wǎng)格狀金屬納米電極之上，在網(wǎng)格內(nèi)空白區(qū)域直接與所述太陽電池外延片表面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池芯片，其特征在于:所述透明導(dǎo)電層覆蓋所述柵狀電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池芯片，其特征在于:所述網(wǎng)格狀金屬納米電極寬度為20 500納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池芯片，其特征在于:所述網(wǎng)格狀金屬納米電極間距為I 10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池芯片，其特征在于:所述透明導(dǎo)電層厚度為10(Γ500納米。
7.一種太陽電池芯片的制作方法，包括步驟: 1)提供太陽電池外延疊層； 2)在所述太陽電池外延疊層表面形成網(wǎng)格狀金屬納米電極； 3)在所述網(wǎng)格狀金屬納米電極上形成柵狀電極； 4)在所述網(wǎng)格狀金屬納米電極之上形成透明導(dǎo)電層，其與所述的太陽電池外延疊層形成歐姆接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽電池芯片的制作方法，其特征在于:所述透明導(dǎo)電層采用蒸鍍方法直接覆蓋于已制備好所述網(wǎng)格狀金屬納米電極及金屬柵狀電極的高倍聚光太陽電池外延疊層之上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高倍聚光太陽電池芯片，包含太陽電池外延疊層；網(wǎng)格狀金屬納米電極，覆蓋于所述太陽電池外延疊層表面；柵狀電極，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極上；透明導(dǎo)電層，形成于所述網(wǎng)格狀金屬納米電極之上，與所述的太陽電池外延疊層形成歐姆接觸。本發(fā)明采用透明導(dǎo)電層大面積的與電池外延片表面形成歐姆接觸，大大降低了電極與電池外延片的接觸電阻；采用網(wǎng)格狀金屬納米電極嵌入透明導(dǎo)電層，大大提高了透明導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力，解決了高倍聚光條件下，透明導(dǎo)電層導(dǎo)電能力不足的問題；由于提高了透明導(dǎo)電層的電導(dǎo)率，所述的柵狀電極可設(shè)計(jì)更寬的距離，提高了太陽光利用率。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK103077977SQ20131000736
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者熊偉平, 林志東, 蔡文必, 林桂江, 吳志敏, 宋明輝, 安暉 申請人:天津三安光電有限公司