專利名稱：太陽能電池芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種太陽能電池芯片及一種該太陽能電池芯片的制造方法。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的多接面太陽能電池芯片一般使用穿隧二極管/接面(TurmelDiode/ Junction)將相鄰的兩個(gè)p-n 二極管聯(lián)結(jié)起來，該兩個(gè)p-n 二極管為一個(gè)為高能隙(Band Gap)p-n 二極管以吸收高能量的光子，另一個(gè)為低能隙p-n 二極管以吸收低能量的光子。該高能隙P-n 二極管與該低能隙p-n 二極管沿光線入射方向排列。但，大部分的光線會(huì)被該穿隧二極管/接面所吸收，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率的下降。而現(xiàn)有的上述太陽能電池芯片的制造方法，通過在基底使用單一成長 (Monolithic)磊晶不同物理特性的材料而制成。但，這種方法面臨了晶格常數(shù)不匹配 (Lattice Mismatch)的問題，因此造成了不同接面半導(dǎo)體層的應(yīng)力進(jìn)一步產(chǎn)生晶格缺陷， 錯(cuò)位和差排(Defects，Dislocations)進(jìn)一步導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
有必要提供一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池芯片及一種該太陽能電池芯片的制造方法。一種太陽能電池芯片，其包括基底及位于該基底上的第一接面及第二接面，該第一接面的能隙比該第二接面的能隙低，且該第一接面比該第二接面靠近該基底，其中，該太陽能電池芯片還包括連接該第一接面與該第二接面的第一透明電極層。一種太陽能電池芯片的制造方法，其包括提供第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一基底，位于該第一基底上的第一接面及位于該第一接面上的第一透明電極粘結(jié)層，該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第二基底，位于該第二基底上的第二接面及位于該第二接面上的第二透明電極粘結(jié)層，該第一接面的能隙比該第二接面的能隙低；將該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相互疊合以使該第一透明電極粘結(jié)層與該第二透明電極粘結(jié)層相互連接并形成第一透明電極層；及去除該第二基底。上述太陽能電池芯片使用透明電極層代替穿隧二極管/接面，光線可較順利地從兩接面間傳播，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。上述太陽能電池芯片的制造方法，無須使用單一成長的磊晶制程，因此降低了元件的缺陷及提高了光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)，這樣可使制造成本下降。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3A至圖3D為本發(fā)明第三實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片的制造方法的流程示意圖。圖4A至圖4D為本發(fā)明第四實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片的制造方法的流程示意圖。主要元件符號(hào)說明太陽能電池芯片 100，200基底102，202第一接面104，32，204第一透明電極層 106，206第二接面108，42，208外電極層 110，210
第二二透明電極層 212
第三三接面214,52
第--半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)30
第二二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)40
第--基底31
第--透明電極粘結(jié)層33
第二-基底41
第二二透明電極粘結(jié)層43
第三三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)50
第三二基底51
第三三透明電極粘結(jié)層53
第四透明電極粘結(jié)層6具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片100包括基底 102，依次設(shè)置于該基底102上的第一接面(Junction) 104，第一透明電極層106，第二接面 108及外電極層110。光線是自第二接面108的頂面入射至該太陽能電池芯片100。該基底102選自金屬基底，陶瓷基底，透明導(dǎo)電基底或半導(dǎo)體基底。本實(shí)施方式中，該基底102為金屬基底，其材料可選自鎳(Ni)，金(Au)，鋁(Al)，銅(Cu)，銦( )，錫 (Sn)，鋅(Zn),It (Ti)，鎢(W)，鉬(Mo)或其中的一種或幾種金屬的合金。在其它實(shí)施方式中，若該基底102使用絕緣且高導(dǎo)熱的陶瓷基底，則該陶瓷基底還鋪設(shè)有金屬電路圖案。若該基底102為透明電極基底，其材料可選自氧化銦錫andium Tin Oxide, ΙΤ0)，鎵摻雜氧化鋅薄膜(Ga DopedZnO Film，GZ0)，及鋁摻雜氧化鋅薄膜(Al Doped ZnO Film，ΑΖ0)中的一種。若該基底102為半導(dǎo)體基底，其材料可選自硅(Si)，鍺(Ge)，砷化物(如GaAs)，磷化物(如GaP)，氮化物(如GaN)，硒化物(如ZnSe)，銻化物(如CdTe)或銅銦鎵硒。該第一接面104 為砷化物(InGaAs/GaAs ； InGaAs/AlGaAs/GaAs 等系列結(jié)構(gòu))，其包含PN接面，PIN接面，雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，多重量子井結(jié)構(gòu)或多重量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)等。本實(shí)施方式中，該第一接面104包括P型半導(dǎo)體層，N型半導(dǎo)體層及位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層與該N型半導(dǎo)體層間的主要吸收層。該第二接面108為磷化物(InGaP/GaP ； InGaP/AlGaP/GaP等系列結(jié)構(gòu))，其包含PN 接面，PIN接面，雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，多重量子井結(jié)構(gòu)或多重量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)等。本實(shí)施方式中，該第二接面108包括P型半導(dǎo)體層，N型半導(dǎo)體層及位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層與該N型半導(dǎo)體層間的主要吸收層。該第一接面104的能隙比該第二接面108的能隙低，即該第一接面104的吸收材料的能隙比該第二接面108的吸收材料的能隙低。吸收材料的能隙高表明對(duì)高能量光子(波長較短)吸收。該第一透明電極層106連接該第一接面104及第二接面108。第一透明電極層 106及該外電極層110的材料可選自氧化銦錫andium Tin Oxide, ΙΤ0)，鎵摻雜氧化鋅薄膜(Ga Doped ZnO Film，GZ0)，鋁摻雜氧化鋅薄膜(Al Doped ZnOFilm，ΑΖ0)及碳納米管膜中的一種，以利光線能夠進(jìn)入第二接面108及第一接面104中。該外電極層110及基底102 可作為太陽能電池芯片100的兩個(gè)輸出電極。第一透明電極層106的厚度小于或等于300 納米，較佳地，小于或等于150納米，以獲得較高的光穿透率。綜上，太陽能電池芯片100使用透明電極層106代替穿隧二極管/接面，光線可較順利地從兩接面間傳播，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率?？梢岳斫猓谄渌鼘?shí)施方式中，可以在第一透明電極層106與第二接面108之間設(shè)置抗反射層以減少介面反射，使更多的光線能進(jìn)入第一接面104中。請(qǐng)參圖2，為本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的一種太陽能電池芯片200。該太陽能電池芯片200與第一實(shí)施方式的太陽能電池芯片100不同之處在于該太陽能電池芯片200還包括第二透明電極層212及第三接面214。該外電極層210設(shè)置于該第三接面214的頂面。 光線自該第三接面214的頂面入射至太陽能電池芯片200。第一接面204設(shè)置在基底202上，第一透明電極層206連接該第一接面204及第二接面208。該第二透明電極層212連接第二接面208及第三接面214。本實(shí)施方式中，沿光線入射方向，各接面的吸收材料的能隙(Band Gap)由高至低分布，即第三接面214的吸收材料的能隙比第二接面208的吸收材料的能隙高，第二接面208的吸收材料的能隙比第一接面204的吸收材料的能隙高，因此，光線入射至太陽能電池芯片200時(shí)，光線中的短波長的光線部分首先被第三接面214吸收，中間波長的光線部分被第二接面208吸收，長波長的光線部分被第一接面204吸收。如此排配可更有效地對(duì)吸收太陽光。優(yōu)選的，第一接面204為砷化物半導(dǎo)體，如AlMGaAs。第二接面208為磷化物半導(dǎo)體，如AlJnyGa(1_x_y)P，其中0彡χ彡1，0彡y彡1，(x+y)彡1。第三接面214為氮化物半導(dǎo)體如 InaAlbGa(1_a_b)N，其中 0 彡 a 彡 1，0 彡 b 彡 1，(a+b) ( 1。可以理解，在其它實(shí)施方式中，可以在第二透明電極層212與第三接面214之間設(shè)置抗反射層以減少介面反射，使更多的光線能進(jìn)入第二接面208及第一接面204中。請(qǐng)參閱圖3A至圖3D，本發(fā)明第三實(shí)施方式提供一種太陽能電池芯片100的制造方法包括步驟A)提供第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)30及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)40，該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)30包括第一基底31，位于該第一基底31上的第一接面32及位于該第一接面32上的第一透明電極粘結(jié)層33，該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)40包括第二基底41，位于該第二基底41上的第二接面42及位于該第二接面42上的第二透明電極粘結(jié)層43 ；步驟B)將該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)30與該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)40相互疊合以使該第一透明電極粘結(jié)層33與該第二透明電極粘結(jié)層43相互連接并形成第一透明電極層106;步驟C):去除第二基底41 ；及步驟D)在該第二接面42 的頂面形成外電極層110。在步驟A中，較佳地，該第一透明電極粘結(jié)層33的材料與該第二透明電極粘結(jié)層 43的材料為相同的以獲得較佳的粘結(jié)特性。在步驟B中，1)可將第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)40倒置使得第二透明電極粘結(jié)層43與第一透明電極粘結(jié)層33能夠相互面對(duì)，后再施以一定壓力并且施以一定的溫度(150攝氏度 400攝氏度)加熱；或2)可將第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)30倒置使得第一透明電極粘結(jié)層33與第二透明電極粘結(jié)層43能夠相互面對(duì)后，再施以一定壓力并且施以一定的溫度(150攝氏度 400攝氏度)加熱。若有必要時(shí)，更可以使用超音波以加速彼此粘著的平整度和均勻度。因此，該第一透明電極粘結(jié)層33與該第二透明電極粘結(jié)層43粘結(jié)后共同形成第一透明電極層106。其中，該第一透明電極層106的穿透率從可見光至紅外光范圍需達(dá)至少80%，進(jìn)一步的，從410納米 2000納米范圍需達(dá)至少80%。在步驟C中，待溫度降至預(yù)定溫度后，可以使用選擇性蝕刻方式(DryKching or Wet Etching)或者激光分離技術(shù)(Laser Lift-Off)把第二基底41移除。其中若使用激光分離技術(shù)者必需是第二基底41不吸收所使用的激光，且第二基底41和第二接面42的接觸處能夠吸收所使用的激光的情形下才可適用。最后，第一基底31形成基底102。請(qǐng)參閱圖4A至圖4D，本發(fā)明第四實(shí)施方式提供一種太陽能電池芯片200的制造方法。該制造方法與第三實(shí)施方式的制造方法不同之處在于本實(shí)施方式中的制造方法還包括步驟E)提供第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)50，該第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)50包括第三基底51，位于該第三基底51上的第三接面52及位于該第三接面52上的第三透明電極粘結(jié)層53 ；步驟F)在步驟C)后，在該第二接面42頂面形成第四透明電極粘結(jié)層63 ；及步驟G)將該第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)50與該第四透明電極粘結(jié)層63相互疊合以使該第三透明電極粘結(jié)層53與該第四透明電極粘結(jié)層63相互連接并形成第二透明電極層212 ；步驟H)去除該第三基底51，及步驟 I)在該第三接面52頂面形成外電極層210。可以理解，步驟E可在步驟G前執(zhí)行即可。步驟G以步驟B中的具體方式執(zhí)行。需要指出，本發(fā)明還包括其它實(shí)施方式，如在這些實(shí)施方式中，太陽能電池芯片可包括4個(gè)或以上的接面。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池芯片，其包括基底及位于該基底上的第一接面及第二接面，該第一接面的能隙比該第二接面的能隙低，且該第一接面比該第二接面靠近該基底，其特征在于， 該太陽能電池芯片還包括連接該第一接面與該第二接面的第一透明電極層。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池芯片，其特征在于，該第一接面，該第一透明電極層與該第二接面沿遠(yuǎn)離該基底的方向依次排列。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池芯片，其特征在于，該太陽能電池芯片還包括設(shè)置于該第二接面頂面的外電極層。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池芯片，其特征在于，該太陽能電池芯片還包括設(shè)置在第一透明電極層與第二接面之間的抗反射層。
5.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池芯片，其特征在于，該太陽能電池芯片還包括第三接面及第二透明電極層，該第二透明電極層連接該第二接面及該第三接面，該第二接面的能隙比該第三接面的能隙低，且該第二接面比該第三接面靠近該基底。
6.一種太陽能電池芯片的制造方法，其包括提供第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一基底，位于該第一基底上的第一接面及位于該第一接面上的第一透明電極粘結(jié)層，該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第二基底，位于該第二基底上的第二接面及位于該第二接面上的第二透明電極粘結(jié)層，該第一接面的能隙比該第二接面的能隙低；將該第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與該第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相互疊合以使該第一透明電極粘結(jié)層與該第二透明電極粘結(jié)層相互連接并形成第一透明電極層；及去除該第二基底。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池芯片的制造方法，其特征在于，該第一接面，該第一透明電極層與該第二接面沿遠(yuǎn)離該第一基底的方向依次排列。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池芯片的制造方法，其特征在于，該制造方法還包括提供第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第三基底，位于該第三基底上的第三接面及位于該第三接面上的第三透明電極粘結(jié)層，該第二接面的能隙比該第三接面的能隙低；在去除該第二基底后，在該第二接面頂面形成第四透明電極粘結(jié)層；將該第三半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與該第四透明電極粘結(jié)層相互疊合以使該第三透明電極粘結(jié)層與該第四透明電極粘結(jié)層相互連接并形成第二透明電極層；及去除該第三基底。
9.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池芯片的制造方法，其特征在于，該第二基底是通過選擇性蝕刻方式或者激光分離技術(shù)而移除。
10.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池芯片的制造方法，其特征在于，該制造方法還包括在該第二接面頂面形成外電極層。
全文摘要
一種太陽能電池芯片，其包括基底及位于該基底上的第一接面及第二接面，該第一接面的能隙比該第二接面的能隙低，且該第一接面比該第二接面靠近該基底，其中，該太陽能電池芯片還包括連接該第一接面與該第二接面的第一透明電極層。上述太陽能電池芯片使用透明電極層代替穿隧二極管/接面，光線可較順利地從兩接面間傳播，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明還涉及一種上述太陽能電池芯片的制造方法。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102270674SQ201010191998
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者賴志銘 申請(qǐng)人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司