集成太阳电池的制备方法技术

一种集成太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤１：以半绝缘砷化镓单晶片为衬底；步骤２：利用金属有机化合物气相沉积法和液相外延生长技术，生长太阳电池外延片；步骤３：采用多次刻蚀、镀膜及合金工艺将太阳电池外延片分隔成多个单元；步骤４：连线、封装，将多个分隔的单元电池制成集成化太阳电池芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半绝缘衬底单结或多结太阳电池材料的外延生长工艺及集成太阳电池的制作方法，更确切地说涉及一种在半绝缘砷化镓(GaAs)衬底上，采用金属有机化合物气相沉积法(MOCVD)外延生长太阳电池外延片，制作集成太阳电池芯片。
技术介绍
近20年来，砷化镓(GaAs)太阳电池因其高的转换效率而倍受青睐，已成为最有希望的下一代高效空间能源。与传统的硅(Si)电池相比，GaAs材料具有许多无可比拟的优点禁带宽度与太阳光谱更加匹配、较大的光吸收系数、较低的温度系数、较强的抗辐照性能，因而可以制成厚度较薄、重量较轻、可在更高温度范围内工作且更加稳定、寿命更长的空间电源。与此同时，得益于光电子技术的长足发展，GaAs太阳电池的工艺技术如液相外延(LPE)、金属有机气相外延(MOCVD)以及分子束外延(MBE)等，在过去几十年中得到了长足的发展。目前，太阳电池不管是大组件还是微型组件，均由单元电池通过外电路的串并联组合而成。但有时在实际中需要一种体积小且输出电压较高，又免去电池的外电路连接的器件，尤其是继微电子技术之后又一项推动社会迅速进步的革命性技术—微电子机械技术MEMS(micro-electro-mechanical-systemes)的迅速发展，迫切需要一种可提供稳定、高效、微型的电源器件。针对这一问题，利用砷化镓(GaAs)太阳电池的系列优点，对其进行集成设计和制造具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种，该集成太阳电池芯片具有高效、稳定、微型的特点，且开路电压可以根据实际应用需求进行设计，为MEMS器件提供电源。本专利技术一种，其特征在于，包括如下步骤步骤1以半绝缘砷化镓单晶片为衬底；步骤2利用金属有机化合物气相沉积法和液相外延生长技术，生长太阳电池外延片；步骤3采用多次刻蚀、镀膜及合金工艺将太阳电池外延片分隔成多个单元；步骤4连线、封装，将多个分隔的单元电池制成集成化太阳电池芯片。其中电池外延片的结构是单结砷化镓/砷化镓，或是双结镓铟磷/砷化镓/砷化镓，或是三结镓铟磷/砷化镓/铟镓砷/砷化镓。实现专利技术所具有的有意义采用金属有机化合物气相沉积法(MOCVD)成功的生长性能良好的GaAs基单结和多结太阳电池外延片，采用多次刻蚀工艺将太阳电池外延片制成集成化太阳电池芯片。该集成GaAs太阳电池芯片具有高效、稳定、微型的特点，且开路电压可以根据实际应用需求进行设计。具体实施例方式为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例详细说明如后本专利技术一种，包括如下步骤步骤1以半绝缘砷化镓(GaAs)单晶片为衬底；步骤2利用金属有机化合物气相沉积法(MOCVD)和液相外延(LPE)生长技术，生长太阳电池外延片；步骤3采用多次刻蚀、镀膜及合金工艺将太阳电池外延片分隔成多个单元；步骤4连线、封装，将多个分隔的单元电池制成集成化太阳电池芯片。其中电池外延片的结构是单结砷化镓/砷化镓(GaAs/GaAs)，或是双结镓铟磷/砷化镓/砷化镓(GaInP/GaAs/GaAs，或是三结镓铟磷/砷化镓/铟镓砷/砷化镓(GaInP/GaAs/InGaAs/GaAs)。实现专利技术的最好方式1.实现专利技术的主要设备MOCVD、MBE或LPE设备；光学刻蚀设备；溅射系统；真空蒸发设备；温度控制器；器件封装设备。2.按照生长工艺，并根据生长设备的个体情况进行适当调整。3.源的纯度应大于5N(5个9以上)。4.温度控制精度应小于1K。5.MOCVD一般采用低压生长。6.衬底托用高频感应加热，外延生长之前需高温预热(700-1073K)。生长过程采用两步法。首先是低温慢速生长一过渡层，然后再生长其它各层等。7.反应源和生长全过程应在流动氢气保护之下。实施示例生长工艺1.半绝缘GaAs衬底经过清洗腐蚀处理，除去表面污物和氧化层后，放置在反应室的石墨基座上。2.衬底用高频感应加热，外延生长之前需高温预热(700-1073K)。3.各种生长源由超纯氢气携带进入反应室，载气由质量流量计(MFC)和压力计(PC)精确控制流量和压力，从而控制带入反应室的反应源的量。氢气的总流量控制在4L/min左右，有机源气体混合物向沉积区输运，从衬底表面流过。反应物分子扩散到衬底表面上热解产生原子，形成的原子在衬底表面上找到合适的晶格位置并固定下来。4.用MOCVD成功生长出单结和多结GaAs太阳电池外延片。应用示例若MEMS器件所需的开路电压为6V，则我们可以在一个芯片采用八个单结GaAs太阳电池串联的形式，这样开路电压至少为8伏以上，可以稳定、有效、长期的供给MEMS器件所需电压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤１：以半绝缘砷化镓单晶片为衬底；步骤２：利用金属有机化合物气相沉积法和液相外延生长技术，生长太阳电池外延片；步骤３：采用多次刻蚀、镀膜及合金工艺将太阳电池外延 片分隔成多个单元；步骤４：连线、封装，将多个分隔的单元电池制成集成化太阳电池芯片。

【技术特征摘要】
1.一种集成太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1以半绝缘砷化镓单晶片为衬底；步骤2利用金属有机化合物气相沉积法和液相外延生长技术，生长太阳电池外延片；步骤3采用多次刻蚀、镀膜及合金工艺将太阳电池外延片分隔成多个单元；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诺夫，白一鸣，王晓晖，陆大成，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]