砷化鎵太陽能電池制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種砷化鎵太陽能電池制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池又稱為"太陽能芯片"或"光電池"，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電 半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理 學(xué)上稱為太陽能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，縮寫為PV)，簡稱光伏。
[0003] 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光 電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的實施太陽能電池則還處于 萌芽階段。數(shù)據(jù)顯示2012年，我國太陽能電池繼續(xù)保持產(chǎn)量和性價比優(yōu)勢，國際競爭力愈 益增強。隨著太陽能電池行業(yè)的不斷發(fā)展，內(nèi)業(yè)競爭也在不斷加劇，大型太陽能電池企業(yè)間 并購整合與資本運作日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的 研究，特別是對產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)品購買者的深入研究。正因為如此，一大批國內(nèi)優(yōu)秀的太 陽能電池品牌迅速崛起，逐漸成為太陽能電池行業(yè)中的翹楚。
[0004] 目前硅太陽能電池主要應(yīng)用在地面，而發(fā)電轉(zhuǎn)換效率更高的砷化鎵太陽能電池主 要應(yīng)用在空間，它們都是剛性結(jié)構(gòu)的，但是在一些特定場合(如無人機(jī)、飛艇、可穿戴電子產(chǎn) 品等領(lǐng)域）需要高效率的柔性的太陽能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種砷化鎵太陽能電池制備工藝，通過所述工 藝制備的太陽能電池具有厚度薄，柔性好，散熱好，光電轉(zhuǎn)換效率高，牢固可靠的特點。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種砷化鎵太陽能電池制備 工藝，其特征在于包括如下步驟： 多結(jié)太陽能電池材料的生長：自下而上分別生長襯底層、第一電池結(jié)、第一隧道結(jié)、第 二電池結(jié)、第二隧道結(jié)、第三電池結(jié)、第N隧道結(jié)、第N+1電池結(jié)，依次類推以及接觸層，電池 結(jié)之間通過隧道結(jié)進(jìn)行連通，其中N為大于2的自然數(shù)； 正面金屬化：通過光刻工藝腐蝕掉金屬電極以外的接觸層，在腐蝕后的接觸層上表面 通過蒸發(fā)工藝形成歐姆接觸金屬層； 正面金屬臺面腐蝕：通過對歐姆接觸金屬層進(jìn)行光刻和腐蝕工藝，形成劃片道，劃片道 與劃片道之間形成分離的金屬電極； 減反射膜涂覆：在金屬電極之外的上表面形成減反射膜； 襯底減?。簩⒁r底減薄至所需厚度； 背面金屬化：在減薄后的襯底的下表面形成背面金屬化層； 背面電鍍銅：在背面金屬化層的下表面通過電鍍工藝形成銅基板層。
[0007] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述制備工藝還包括正面切割工藝：使用切割機(jī)沿劃片 道進(jìn)行切割，切割深度以切入銅基板層的5微米-10微米為準(zhǔn)，將電池片切割成獨立的電 池。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述制備工藝還包括引線鍵合工藝：用鍵合引線在分離 后的電池上表面的電極上進(jìn)行串并聯(lián)工藝。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述襯底層使用GaAs或Ge。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述電池結(jié)從上到下為窗口層、電池結(jié)層和阻隔層，所述 窗口層的制作材料為N-In xGau X)P，所述阻隔層的制作材料為P-InxGau Χ)Ρ，0〈χ〈1。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述電池結(jié)層為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N-GaAs層，下層為 P-GaAs層；或者，所述電池結(jié)層為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N-InxGa f^1 x)As層，下層為P-InxGaf^1 xjAs 層，0〈χ〈1 ;或者，所述電池結(jié)層為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N-InxGau X)P層，下層為P-InxGau X)P層， 0<χ<1〇
[0012] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述隧道結(jié)為兩層結(jié)構(gòu)，上層為P++_GaAs層，下層為 N++-GaAs層；或者，所述隧道結(jié)為兩層結(jié)構(gòu)，上層為P++-AlxGa u x)As層，下層為N++-InxGau X)P 層。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述歐姆接觸金屬層為三層結(jié)構(gòu)，從下到上依次為 AuGeNi層、Ag層和Au層。
[0014] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述減反射膜為兩層結(jié)構(gòu)，上層為T1O2層，下層為S i〇2。
[0015] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述背面金屬化層為三層金屬結(jié)構(gòu)，從上到下依次為Ti 層、Ag層和Au層。
[0016] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明采用多個GaAs電池結(jié)，提高 了光電轉(zhuǎn)換效率，減小了電池的厚度；由于提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率，減小了電池的厚 度，有效降低了電池的重量，大大提高了電池的柔韌性。采用導(dǎo)電性較好的Cu作為基片， 大大的降低了工藝成本，同時也提高了成品率。采用T 1O2和S A材料作為減反射膜，能在 400nm-1200nm波段范圍內(nèi)獲得很好的減反射光效果，有效的降低了電池表面的光反射率， 使短路電流的增益達(dá)到最高，提高產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例所述太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例中金屬電極的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例中所述太陽能電池表面的反射率圖； 其中：1、襯底層2、第一電池結(jié)3、第一隧道結(jié)4、第二電池結(jié)5、第二隧道結(jié)6、第三 電池結(jié)7、接觸層8、歐姆接觸金屬層9、減反射膜10、背面金屬化層11、銅基板層12、窗 口層13、電池結(jié)層14、阻隔層。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020] 本發(fā)明公開了一種砷化鎵太陽能電池制備工藝，包括如下步驟： 多結(jié)太陽能電池材料的生長：自下而上分別生長襯底層1、第一電池結(jié)2、第一隧道結(jié) 3、第二電池結(jié)4、第二隧道結(jié)5、第三電池結(jié)6、第N隧道結(jié)、第N+1電池結(jié)，依次類推以及接 觸層7,電池結(jié)之間通過隧道結(jié)進(jìn)行連通，其中N為大于2的自然數(shù)，采用多個GaAs電池結(jié)， 提高了光電轉(zhuǎn)換效率，減小了電池的厚度；由于提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率，減小了電池的 厚度，有效降低了電池的重量，大大提高了電池的柔韌性； 正面金屬化：通過光刻工藝腐蝕掉金屬電極以外的接觸層7,在腐蝕后的接觸層7上表 面通過蒸發(fā)工藝形成歐姆接觸金屬層8 ; 正面金屬臺面腐蝕：通過對歐姆接觸金屬層8進(jìn)行光刻和腐蝕工藝，形成劃片道，劃片 道與劃片道之間形成分離的金屬電極； 減反射膜涂覆：在金屬電極之外的上表面形成減反射膜9,減反射膜能在 400nm-1200nm波段范圍內(nèi)獲得很好的減反射光效果，有效的降低了電池表面的光反射率， 使短路電流的增益達(dá)到最高，提高產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率； 襯底減?。簩⒁r底1減薄至所需厚度； 背面金屬化：在減薄后的襯底1的下表面形成背面金屬化層10 ; 背面電鍍銅：在背面金屬化層10的下表面通過電鍍工藝形成銅基板層11，采用導(dǎo)電性 較好的Cu作為基片，大大的降低了工藝成本，同時也提高了成品率。
[0021] (1)本實施例所述的多結(jié)太陽能電池材料的生長具體為三結(jié)砷化鎵太陽能電池 外延片，當(dāng)然也可以是兩結(jié)、四結(jié)或更多結(jié)砷化鎵太陽能電池。在本實施例中，選用厚度為 355um±5um的三結(jié)砷化鎵太陽能外延片。
[0022] 多結(jié)太陽能電池材料的生長：自下而上分別生長襯底層1、第一電池結(jié)2、第一隧 道結(jié)3、第二電池結(jié)4、第二隧道結(jié)5、第三電池結(jié)6、以及接觸層7,電池結(jié)之間通過隧道結(jié)進(jìn) 行連通。
[0023] 所述電池結(jié)從上到下為窗口層12、電池結(jié)層13和阻隔層14,所述窗口層12的制 作材料為N-In xGau X)P，所述阻隔層14的制作材料為P-InxGau Χ)Ρ，0〈χ〈1。
[0024] 所述電池結(jié)層13為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N-GaAs層，下層為P-GaAs層；或者，所述電 池結(jié)層13為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N -InxGaf^1 x)As層，下層為P-InxGaf^1 x)As層，0〈χ〈1 ;或者，所述 電池結(jié)層13為兩層結(jié)構(gòu)，上層為N-InxGau X)P層，下層為P-InxGau X)P層，0〈χ〈1。所述隧道 結(jié)為兩層結(jié)構(gòu)，上層為P++_GaAs層，下層為N++_GaAs層；或者，所述隧道結(jié)為兩層結(jié)構(gòu)，上層 為 P++-AlxGau x)As 層，下層為 N++-InxGau X)P 層。