倒装结构的激光光伏电池及其制作方法技术

本申请公开了一种倒装结构的激光光伏电池，所述的光伏电池包括第二绝缘衬底以及位于所述第二绝缘衬底上的外延层，所述的外延层包括依次形成于所述第二绝缘衬底上的负电极、N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层。本申请还公开了上述倒装结构的激光电池的制作方法。本申请的激光电池，大大降低了串联电阻，改善了电池的散热性能，从而提高光伏电池的转换效率，剥离掉的第一衬底可重复利用，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
激光供能系统是一个创新的能量传递系统，凭借这个系统，将激光光源发出的光通过光纤输送到激光光伏电池上，可以提供稳定的电源输出。通过光纤传导光转化为电比传统的金属线和同轴电缆电力传输技术有更多的优点，可以应用在需要消除电磁干扰或需要将电子器件与周围环境隔离的情况下，在无线电通信、工业传感器、国防、航空、医药、能源等方向有重要应用。激光光伏电池的工作原理与太阳能电池类似，只是可以获得更高的转换效率，更大的输出电压，能传递更多的能量，光源采用适合光纤传输的790 nm - 850nm波长的激光。GaAs PN结电池可以用于将808 nm的激光能量转换为电能，用作激光供能系统中的激光电池，但是GaAs电池的开路电压只有为I V，不能够直接用于电子器件电路中的电源。早期的激光光伏电池是将GaAs PN结电池生长在半绝缘GaAs衬底上，通过刻蚀隔离沟槽的方式将单位面积的电池芯片进行隔离，再通过引线的方式将几个单结电池单元串联得到高电压输出，串联后，串联电阻将是影响电池性能的最主要的因素之一。串联电阻主要由外延层的薄层电阻、正负电极接触电阻、正负电极金属体电阻组成。外延层的薄层电阻是电池串联电阻中的最主要的部分,主要由生长工艺决定；电极接触电阻和电极金属体电阻主要由器件制备工艺和电极结构设计决定。由于电阻与长度成正比与截面积成反比，即电流通过的距离长电阻较大，光生载流子传输距离长，造成薄层电阻大，串联电阻加大，将降低电池的性能。以往采用半绝缘衬底上生长导电层，并刻蚀窗口的方式大大增大了串联电阻。有鉴于此，有必要提供一种新型的激光光伏电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种，大大降低了串联电阻，改善了电池的散热性能，从而提高光伏电池的转换效率，剥离掉的第一衬底可重复利用，降低了成本。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案: 本申请公开了一种倒装结构的激光光伏电池，所述的光伏电池包括第二绝缘衬底以及位于所述第二绝缘衬底上的外延层，所述的外延层包括依次形成于所述第二绝缘衬底上的负电极、N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层。作为本专利技术的进一步改进，还包括位于所述N型导电层和P/N结电池之间的势垒层。优选的，所述势垒层为N 型的 AlGaAs ((Al) GaInP)，AlGaAs ((Al) GaInP)是指AlGaAs(GaInP)或 AlGaAs(AlGaInP)。作为本专利技术的进一步改进，所述的N型导电层和P型接触层的材料均为GaAs，所述的P/N结电池为GaAs电池。作为本专利技术的进一步改进，所述P型窗口层的材料为AlxGahAsd >x≥0.2)或Ga0.51!? 49?。作为本专利技术的进一步改进，还包括隔离槽，所述隔离槽将所述光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽分别贯穿所述P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、N型导电层和负电极。作为本专利技术的进一步改进，还包括正电极，所述正电极形成于所述接触层上。本申请还公开了一种倒装结构的激光光伏电池的制作方法，包括: (1)在第一衬底上生长作为剥离第一衬底的牺牲层； (2)在上述牺牲层上生长P型接触层用作欧姆接触，并用作选择性腐蚀牺牲层的截止层； (3)在上述接触层上生长的P型窗口层； (4)在上述P型窗口层上依次生长P型吸收层和N型吸收层形成P/N结电池； (5)在上述P/N结电池上生长N型势垒层； (6)在上述势垒层上生长N型导电层； (7)在N型导电层上制备负电极，并退火形成欧姆接触； (8)利用键合工艺在负电极表面和第二绝缘衬底表面之间制备键合/粘附结构层，通过键合方式/粘合方式贴附在一起； (9)通过湿法腐蚀的方式去除牺牲层，对第一衬底进行剥离，形成在第二绝缘衬底上倒装结构的激光光伏电池基体； (10)按照电池标准工艺，在由前述步骤形成的光伏电池基体上制备隔离槽、正电极、减反射层以及电极引线，获得目标产品。作为本专利技术的进一步改进，所述导电层为N型掺杂浓度IXlO18 cm-3以上的GaAs导电层；所述势垒层为掺杂浓度IXlO18 cm_3以上的N型AlGaAs ((Al)GaInP)势垒层；所述P型窗口层为掺杂浓度在I X IO18 cm_3以上的窗口层；所述P型接触层为掺杂浓度在2 X IO18cm以上的GaAs接触层。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(10)中，依次刻蚀P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、N型势垒层、N型导电层和负电极直至露出第二绝缘衬底或部分刻蚀第二绝缘衬底以形成隔离槽。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(10)中，依次刻蚀P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、N型势垒层和N型导电层，直至露出负电极以形成负电极窗口，在P型接触层上制备正电极。正电极是通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射在P型接触层上沉积一层或多层金属并退火形成欧姆接触而制成的。正、负电极通过金属压焊或蒸镀金属的方式实现光伏电池中各单元电池的串联。作为本专利技术的进一步改进，窗口层上还形成有减反射膜，减反射膜是通过化学气相淀积技术或镀膜机制备的ZnSe/MgF或Ti02/Si02减反射膜。作为一种可选用的实施方式，该光伏电池中的各层是采用MOCVD或MBE方法生长形成的，其中MOCVD的N型掺杂原子为S1、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C ；MBE的N型掺杂原子为S1、Se、S或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: 1.本专利技术设计的倒装结构光伏电池通过有几个单元串联可产生高达数伏的输出电压。2.本专利技术设计的新型倒装结构以有效地降低串联电阻，改善了电池的散热性能，大大的提高器件的性能。3.剥离掉的第一衬底可重复利用，大大降低了成本。【附图说明】为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术具体实施例中倒装结构的激光光伏电池的基体的结构示意图； 图2所示为本专利技术具体实施例中倒装结构的激光光伏电池的基体键合以及对第一衬底进行剥离的示意图； 图3所示为本专利技术具体实施例中倒装结构的激光光伏电池的隔离槽的示意图； 图4所示为本专利技术具体实施例中倒装结构的激光光伏电池的剖视图； 图5所示为本专利技术具体实施例中倒装结构的激光光伏电池的俯视图。【具体实施方式】考虑到现有技术中的诸多不足，如何提高并联电阻、减小串联电阻、增加激光电池的转换效率，并解决相应的生产技术具有重大意义。本申请实施例公开了 一种倒装结构的激光光伏电池，所述的光伏电池包括第二绝缘衬底以及位于所述第二绝缘衬底上的外延层，所述的外延层包括依次形成于所述第二绝缘衬底上的负电极、N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层。相应地，本申请还公开了一种倒装结构的激光光伏电池的制作方法，包括: (1)在第一衬底上生长作为剥离第一衬底的牺牲层； (2)在上述牺牲层上生长P型接触层用作欧姆接触，并用作选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装结构的激光光伏电池，其特征在于：所述的光伏电池包括第二绝缘衬底以及位于所述第二绝缘衬底上的外延层，所述的外延层包括依次形成于所述第二绝缘衬底上的负电极、N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层。

【技术特征摘要】
1.一种倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:所述的光伏电池包括第二绝缘衬底以及位于所述第二绝缘衬底上的外延层，所述的外延层包括依次形成于所述第二绝缘衬底上的负电极、N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层。2.根据权利要求1所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:还包括位于所述N型导电层和P/N结电池之间的势垒层。3.根据权利要求2所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:所述势垒层为N型的 AlGaAs((Al)GaInP)。4.根据权利要求1所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:所述的N型导电层和P型接触层的材料均为GaAs，所述的P/N结电池为GaAs电池。5.根据权利要求1所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:所述P型窗口层的材料为 AlxGa1^xAsd > X ≥ 0.2)或 Gaa51Ina49P06.根据权利要求1所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:还包括隔离槽，所述隔离槽将所述光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽分别贯穿所述P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、N型导电层和负电极。7.根据权利要求1所述的倒装结构的激光光伏电池，其特征在于:还包括正电极，所述正电极形成于所述接触层上。8.权利要求1至7任一所述的倒装结构的激光光伏电池的制作方法，其特征在于，包括: (1)在第一衬底上生长作为剥离第一衬底的牺牲层； (2)在上述牺牲层上生长P型接触层用作欧姆接触，并用作选择性腐蚀牺牲层的截止层； (3)在上述接触层上生长的P型窗口层； (4)在上述P型窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春雨，董建荣，于淑珍，赵勇明，李奎龙，孙玉润，曾徐路，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32