薄膜太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括：导电的背电极支撑结构；在背电极支撑结构上的第一电极层；在第一电极层上的电池有源层；和在电池有源层上的第二电极层；其中，所述背电极支撑结构与所述第一电极层导电连接，并支撑所述电池有源层。本实用新型专利技术实施例的薄膜太阳能电池，制备工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
薄膜太阳能电池
本技术的实施例涉及半导体
，特别涉及一种薄膜太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
太阳能电池作为一种清洁能源，在国防和民用方面发挥着重要作用。特别是薄膜太阳能电池，因其轻薄、柔软、可弯曲等优点而在许多领域，特别是在对载荷重量较为敏感的航天或航空设备上得到了广泛的应用。柔性薄膜太阳能电池通常采用倒装方法来制备。在其制备过程中，需要将电池外延层从原生长衬底上剥离，然后将外延层转移到一柔性的转移衬底上，在转移衬底上进行后续电极的制作。已有报道采用聚酰亚胺(PI)等绝缘材料薄膜作为转移衬底，可以获得柔性较好的薄膜太阳能电池。但这种结构的一个缺点在于，需要在柔性的不导电衬底上引出背电极，这增加了整个电池制作工艺的步骤，并影响了外延片的可利用面积。因此，有必要提供一种改进结构的薄膜太阳能电池，以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的实施例提出了一种改进结构的薄膜太阳能电池及其制造方法，其至少能够简化倒装型薄膜太阳能电池的制备工艺，提高生产效率。根据本技术的一个方面，提供一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括：导电的背电极支撑结构；在背电极支撑结构上的第一电极层；在第一电极层上的电池有源层；和在电池有源层上的第二电极层；其中，所述背电极支撑结构与所述第一电极层导电连接，并适于支撑所述电池有源层。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构包括多孔金属层。根据一些实施方式，所述多孔金属层包括多孔铜。根据一些实施方式，所述多孔金属层的孔隙率在40％-70％之间，优选在50％-60％之间；孔径平均尺寸小于1μm，优选小于500nm。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构的密度不大于10.0g/cm3，优选不大于5.0g/cm3。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构包括密度不大于5.0g/cm3的导电金属层。根据一些实施方式，所述导电金属层包括钛、铬、铝、镁、锌中的一种或多种。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构包括密度不大于5.0g/cm3的碳纤维层。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构的厚度在15μm-50μm之间，优选在20μm-40μm之间，更优选在20-30μm之间。根据一些实施方式，所述电池有源层包括砷化镓电池有源层。本技术实施例的另一方面还提供一种制备上述薄膜太阳能电池的方法，其中，所述多孔金属层采用脱合金法或氢气泡模板法制备。本技术实施例的另一方面还提供一种制备上述薄膜太阳能电池的方法，包括：提供临时衬底；在临时衬底上外延生长牺牲层、电池有源层；在所述电池有源层上形成第一电极层；在第一电极层上形成背电极支撑结构，所述背电极支撑结构和所述第一电极层导电连接；在背电极支撑结构上形成密封背电极支撑结构的保护膜；采用腐蚀液腐蚀牺牲层来实现临时衬底的剥离；以背电极支撑结构作为支撑衬底，在电池有源层的背离背电极支撑结构的一侧，即电池有源层的被剥离出来的新表面上形成第二电极层。根据一些实施方式，所述方法还包括：在剥离临时衬底和牺牲层之后，去除保护膜。根据一些实施方式，在背电极支撑结构上形成密封背电极支撑结构的保护膜包括：在电池有源层上形成第一电极层之前，在电池有源层的外周边上设置一圈外围保护膜，之后将所述第一电极层和所述背电极支撑结构形成在所述外围保护膜内；在所述外围保护膜内形成第一电极层和背电极支撑结构之后，在有源层上方设置一层覆盖保护膜，使所述覆盖保护膜和所述外围保护膜连接以密封所述第一电极层和背电极支撑结构。根据一些实施方式，所述背电极支撑结构的厚度在15μm-50μm之间，优选在20μm-40μm之间，更优选在20-30μm之间。根据一些实施方式，所述腐蚀液能够腐蚀作为背电极支撑结构的导电金属层。根据本技术的实施例的薄膜太阳能电池及其制造方法，通过设置导电的背电极支撑结构，使背电极支撑结构和背电极(第一电极层)导电连接，以替代传统的绝缘材料的转移衬底，不但能够对电池有源层起到支撑作用，而且不需额外引出背电极，简化了倒装型薄膜太阳能电池的制备工艺，提高了生产效率，并且不会影响外延片的可利用面积。附图说明通过下文中参照附图对本技术所作的描述，本技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本技术有全面的理解。图1示出了根据本技术的一个示例性实施例的薄膜太阳能电池的结构示意图；图2示出了图1的薄膜太阳能电池的一种制备方法的过程的示意图；图3示出了图1的薄膜太阳能电池的另一种制备方法的过程的示意图；和图4示出了根据本技术的一个示例性实施例的形成密封背电极支撑结构的保护膜的过程的示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本技术实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。为了清晰起见，在用于描述本技术的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大；并且，本技术一些实施例的附图中，只示出了与本技术构思相关的结构，其他结构可参考通常设计。另外，一些附图只是示意出本技术实施例的基本结构，而省略了细节部分。除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语表示开放的意义，除了明确列举的元件、部件、部分或项目外，并不排除其他元件、部件、部分或者项目。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。可以理解，当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。图1示出了根据本技术的一个示例性实施例的薄膜太阳能电池100的结构示意图。如图1所示，薄膜太阳能电池100包括导电的背电极支撑结构1；在背电极支撑结构1上的第一电极层2；在第一电极层2上的电池有源层3；以及在电池有源层3上的第二电极层4。背电极支撑结构1与第一电极层2导电连接，并支撑所述电池有源层3。薄膜太阳能电池100可以是任何合适的单结、双结或多结太阳能电池。电池有源层3可包括N型接触层、吸收层和P型接触层等常规外延层结构。为了获得较高的光电转换效率，薄膜太阳能电池100可选用GaAs基薄膜太阳能电池，其电池有源层包括砷化镓电池有源层。在一个实施例中，以三结薄膜砷化镓(GaAs)太阳能电池为例，电池有源层3可顺序包括P型InGaAs接触层、InGaAs底电池、第一隧穿结、GaAs中电池、第二隧穿结、GaInP顶电池和N型GaAs接触层。其中，P型InGaAs接触层连接至第一电极层2，N型GaAs接触层连接至第二电极层4。电池有源层3的厚度一般较薄，以薄膜砷化镓太阳能电池为例，从单结电池到三结电池，其厚度一般从3um-12um不等。在该实施例中，第一电极层2作为背电极，第二电极层4作为正面电极，光自正面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜太阳能电池，包括：导电的背电极支撑结构；在背电极支撑结构上的第一电极层；在第一电极层上的电池有源层；和在电池有源层上的第二电极层；其中，所述背电极支撑结构与所述第一电极层导电连接，并支撑所述电池有源层。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池，包括：导电的背电极支撑结构；在背电极支撑结构上的第一电极层；在第一电极层上的电池有源层；和在电池有源层上的第二电极层；其中，所述背电极支撑结构与所述第一电极层导电连接，并支撑所述电池有源层。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述背电极支撑结构包括多孔金属层。3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述多孔金属层包括多孔铜。4.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述多孔金属层的孔隙率在40％-70％之间；孔径平均尺寸小于1μm。5.根据权利要求4所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述多孔金属层的孔隙率在50％-60％之间；孔径平均尺寸小于500nm。6.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述背电极支撑结构的密度不大于10.0g/cm3。7.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述背电极支...

【专利技术属性】
技术研发人员：方祥，吴慧哲，王伟明，李华，
申请(专利权)人：江苏宜兴德融科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32