本发明专利技术涉及一种GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法，包括制作Ge结电池和GaInP/GaAs/InGaAs电池组，其特点是：还包括将Ge结电池的n+GalnP2面和GaInP/GaAs/InGaAs电池组的p+AlGaAs面进行表面处理、键合、退火后，依次剥离掉GaInP/GaAs/InGaAs电池组上的GaAs衬底、缓冲层和GaInP腐蚀停止层，封装后制成GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池。本发明专利技术将两电池低温键合，工艺简单，不翘曲、不破碎，制成的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池禁带宽度达到1.9/1.4/1.0/0.67eV。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池制作
，特别是涉及一种GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法。
技术介绍
在上个世纪70年代引发的能源危机剌激下，光伏
不断取得突破。晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、III-V族化合物半导体太阳能电池、II-VI族化合物半导体多晶薄膜太阳能电池等，越来越多的太阳能电池技术日趋成熟。光电转换效率的不断提高及制造成本的持续降低，使得光伏技术在空间和地面都得到了广泛的应用。同时，随着全球范围的能源危机和生态环境问题的日益恶化，人们对太阳能这种取之不尽用之不竭的绿色能源越来越重视，长期以来孜孜不倦地研究高转换效率的太阳能电池。其中，多结太阳能电池大多采用不同禁带宽度的子电池组合成新的结构来拓展电池对太阳光谱的吸收范围，以实现电池的高效率，其光电转换效率随着结数的增多而增大。因此，随着三结太阳能电池结构日趋完善，基于GaAs体系四结及更多结电池也受到了本领域技术人员的极大关注。从2005年开始，国际上几个著名的研究组，比如NREL，Emcore以及日本的丰田、夏普等越来越多地关注晶格失配的太阳能电池结构的研究。通过带隙能量的调整，利用倒置方法生长的InGaAs/(In)GaAs/lnGaP电池的效率从2007年的38.9%（81倍聚光，AM1.5D）提高到2008年的40.8%（326倍聚光，AM1.5G）。最近德国夫琅和费研究所的Eicke Weber教授领导的研究小组将三结GalnP/GalnAs/Ge太阳能电池效率提高到了41.1%（454倍聚光，AM1.5G）。尽管如此，晶格失配的结构设计依赖于高质量的材料生长，而大的晶格失配必然带来失配位错，从而大大增加非辐射复合、降低电池效率。这导致了直接生长的四结串联式电池的效率反而比三结的效率要低。而根据Shockley-Quisser模型，四结带隙能量为1.9/1.4/1.0/0.67eV的太阳能电池可以获得超过45%的转换效率。四结太阳能电池的最理想禁带宽度为1.9/1.4/1.0/0.7eV。现今的主要制作方法是通过外延反向生长，先生长晶格匹配带隙能量为1.9/1.4eV的电池层，再生长晶格失配带隙能量为1.0eV的电池层，最后再生长晶格失配带隙能量为0.7eV的电池层。上述制作方法由于在晶格失配的1.0eV的电池层上再生长晶格失配的0.7eV的电池层，导致存在以下问题：1、在晶格失配的结构上再生长失配结构，通过渐变缓冲层控制组分和晶格常数难道很大；2、在晶格失配结构上很难再长出弛豫度很高的外延层，容易造成外延电池片翘曲或者破碎；3，在电池外延生长过程中容易引起大量的缺陷位错，造成电池性能大幅降低。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种制作简单，外延电池片不翘曲、不破碎，电池转换效率高的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，采用如下技术方案：GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法，包括制作Ge结电池和GaInP/GaAs/InGaAs电池组，其特点是：还包括以下制备过程：⑴将Ge结电池的n+GalnP2面和GaInP/GaAs/InGaAs电池组的p+AlGaAs面进行表面处理；⑵将⑴中表面处理后的n+GalnP2面和p+AlGaAs面键合成一体后退火；⑶依次剥离掉GaInP/GaAs/InGaAs电池组上的GaAs衬底、缓冲层和GaInP腐蚀停止层，封装后即完成本专利技术GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制作过程。本专利技术还可以采用如下技术措施：所述⑵中的键合为温度250-350℃，时间3-5小时，压力为1Mpa的低温键合；所述退火温度为400-450℃。所述Ge结电池为通过MOCVD在N型参杂的Ge衬底上通过扩散生成Ge结，再外延生长第三隧穿结，所述第三隧穿结包括n+GalnP2层和p型的Al0.3Ga0.7As层；所述GaInP/GaAs/InGaAs电池组为通过MOCVD在GaAs衬底上依次生长缓冲层、GaInP腐蚀停止层、第一结GaInP电池、第一隧穿结、第二结GaAs电池、第二隧穿结、Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层和第三结InGaAs电池，所述p+AlGaAs是第三结InGaAs电池的背场。所述⑴中的表面处理为化学机械抛光至被抛光面为表面颗粒数小于1000，粗糙度均方根值RMS小于10埃后，进行压力为40-50毫托、射频功率为50-100W、氩气的气体流速为50-100sccm、刻蚀时间为30-60秒的氩等离子体轰击表面等离子体活化处理。所述⑶中的剥离方法为化学腐蚀的方法；剥离GaAs衬底和缓冲层的腐蚀液为体积比硫酸：双氧水：水=1：2：2；剥离GaInP腐蚀停止层的腐蚀液为浓盐酸。本专利技术具有的优点和积极效果：1、本专利技术通过键合方法,将技术工艺成熟的Ge结电池与GaInP/GaAs/InGaAs电池组直接连接起来,不仅制作工艺简单，连接机械强度非常高；而且由于该低温键合与晶片的晶向、晶格常数、结晶形态（单晶、多晶、无定形或非晶）、掺杂类型、掺杂浓度及分布无关，所以键合工艺不受两种晶片材料的晶格和晶向限制，可以很好的实现晶格大失配的结合，同时保持良好的光学、电学界面和晶格质量，制成的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的禁带宽度已达到1.9/1.4/1.0/0.67eV。2、本专利技术由于采用低温键合，避免了四结GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池在制作过程中出现片翘曲、破碎现象，提高了电池的合格率，降低了电池的制作成本。附图说明图1是Ge结电池结构示意图；图2是三结GaInP/GaAs/InGaAs电池组结构示意图；图3是本专利技术将图1和图2电池键合成一体的结构示意图；图4是本专利技术制成的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池示意图。图中的标号分别为：1-Ge衬底；2-Ge结；3-第三隧穿结；4-第三结InGaAs电池；5-Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层；6-第二隧穿结；7-第二结GaAs电池；8-第一隧穿结；9-第一结GaInP电池；10-GaInP腐蚀停止层；11-缓冲层；12-GaAs衬底。具本文档来自技高网...
【技术保护点】
GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法，包括制作Ge结电池和GaInP/GaAs/InGaAs电池组，其特征在于：还包括以下制备过程：⑴将Ge结电池的n+GalnP2面和GaInP/GaAs/InGaAs电池组的p+AlGaAs面进行表面处理；⑵将⑴中表面处理后的n+GalnP2面和p+AlGaAs面键合成一体后退火；⑶依次剥离掉GaInP/GaAs/InGaAs电池组上的GaAs衬底、缓冲层和GaInP腐蚀停止层，封装后即完成本专利技术GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制作过程。
【技术特征摘要】
1.GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法，包括制作Ge结电
池和GaInP/GaAs/InGaAs电池组，其特征在于：还包括以下制备过程：
⑴将Ge结电池的n+GalnP2面和GaInP/GaAs/InGaAs电池组的
p+AlGaAs面进行表面处理；
⑵将⑴中表面处理后的n+GalnP2面和p+AlGaAs面键合成一体后退火；
⑶依次剥离掉GaInP/GaAs/InGaAs电池组上的GaAs衬底、缓冲层和
GaInP腐蚀停止层，封装后即完成本发明GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池
的制作过程。
2.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方
法，其特征在于：所述⑵中的键合为温度250-350℃，时间3-5小时，压力
为1Mpa的低温键合；所述退火温度为400-450℃。
3.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方
法，其特征在于：所述Ge结电池为通过MOCVD在N型参杂的Ge衬底上
通过扩散生成Ge结，再外延生长第三隧穿结，所述第三隧...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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