選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GaAs太陽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太陽能電池采用外延MOCVD或MBE技術(shù)生長窗口層和接觸層，然后在電池工藝過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]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池及其制備方法，以減少接觸層對受光區(qū)的過度占用，能夠從根本上解決電池制作工藝過程中遇到的接觸層腐蝕異常的問題，具有比傳統(tǒng)GaAs太陽能電池更高的光利用效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池，包括有襯底，在所述襯底的上表面生長有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有窗口層，在所述窗口層的上表面生長或沉積有增透膜，所述增透膜上通過濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對應(yīng)的接觸層圖形，在所述接觸層圖形對應(yīng)的窗口層表面選擇性生長有接觸層；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]本發(fā)明所述的選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0015]l)GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元及窗口層生長
[0016]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)在所述襯底的上表面由下至上依次層疊生長有GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元、窗口層；
[0017]2)增透膜的制備
[0018]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)在所述窗口層的上表面生長有增透膜，或利用電子束蒸發(fā)或光學(xué)輔助蒸發(fā)技術(shù)在所述窗口層的上表面沉積有增透膜，所述增透膜的厚度為100-300nm ；
[0019]3)接觸層圖形化
[0020]利用圖形化轉(zhuǎn)移技術(shù)，并經(jīng)過濕法腐蝕工藝，將正面金屬電極及柵線對應(yīng)的接觸層圖形在所述增透膜上裸露出來，其中，柵線寬度為5-40 μπι;
[0021]4)選擇性生長接觸層
[0022]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應(yīng)的窗口層表面選擇性生長有接觸層，厚度為100-500nm ；
[0023]5)正面金屬電極圖形化
[0024]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上，其中，柵線設(shè)計(jì)尺寸較接觸層寬度小1-3 ym;
[0025]6)正面金屬電極制備
[0026]利用電子束蒸發(fā)或金屬濺射技術(shù)，在所述接觸層上沉積有正面金屬電極，厚度為
0.5-5 μ m ；
[0027]7)背面金屬電極制備
[0028]利用電子束蒸發(fā)或金屬濺射技術(shù)，在所述襯底的下表面沉積有背面金屬電極，厚度為 0.5-5 μπι ；
[0029]8)退火合金化
[0030]經(jīng)過退火處理，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；至此，便完成了選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池的制備。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0032]1、由于采用選擇性方法生長太陽能電池接觸層，可按照正面金屬電極的設(shè)計(jì)尺寸生長接觸層，最大化利用電池受光區(qū)接收光源，能夠減少接觸層對受光區(qū)的過度占用，具有比傳統(tǒng)GaAs太陽能電池更高的光利用效率。
[0033]2、選擇性生長GaAs太陽能電池的接觸層，可減少電池制程中的接觸層蝕刻工序，完全規(guī)避工藝過程中遇到的接觸層腐蝕不干凈的異?，F(xiàn)象。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池制備過程中的GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元及窗口層生長示意圖。
[0036]圖3為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池制備過程中的增透膜制備示意圖。
[0037]圖4為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池制備過程中的接觸層圖形化示意圖。
[0038]圖5為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池制備過程中的選擇性生長接觸層示意圖。
[0039]圖6為本發(fā)明所述GaAs太陽能電池制備過程中的正面金屬電極制備示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0041]如圖1所示，本實(shí)施例所述的選擇性生長接觸層的GaAs太陽能電池，包括有襯底1，在所述襯底I的上表面生長有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的上表面生長有窗口層4，在所述窗口層4的上表面生長或沉積有增透膜5，所述增透膜5上通過濕法腐蝕裸露出正面金屬電極及柵線對應(yīng)的接觸層圖形，在所述接觸層圖形對應(yīng)的窗口層表面選擇性生長有接觸層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。
[0042]所述襯底I 為 S1、Ge、SiC、GaAs、Al2O3中的一種。
[0043]所述背面金屬電極3的厚度為0.5-5 μπι。
[0044]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
[0045]所述增透膜5上裸露出來的柵線寬度為5-40 μπι。
[0046]所述接觸層6的厚度為100-500nm。
[0047]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。
[0048]所述正面金屬電極7的厚度為0.5-5 μ mo
[0049]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。
[0050]以下為本實(shí)施例上述GaAs太陽能電池的具體制備方法，其過程如下:
[0051]l)GaAs單結(jié)或多結(jié)電池單元及窗口層生長
[0052]利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或