多结太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多结太阳能电池及其制备方法，其中结构包括：多结太阳能电池，包括：第一外延结构和位于其上的第二外延结构，其中第一外延结构自下而上依次包含衬底、第一光电转换叠层和覆盖层，第二外延结构自下而上依次包含背接触层、第二光电转换叠层；所述第一外延结构的覆盖层表面及所述第二外延结构的背接触层表面分别具有第一、第二电极层，且所述第二电极层的垂直投影在所述第一电极层内；所述第一外延结构的覆盖层与所述第二外延结构的背接触层之间通过一黏胶层接合；所述第一电极层与第二电极层连接，使得第一、第二外延结构彼此导通，从而形成多结太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，其中结构包括：多结太阳能电池，包括：第一外延结构和位于其上的第二外延结构，其中第一外延结构自下而上依次包含衬底、第一光电转换叠层和覆盖层，第二外延结构自下而上依次包含背接触层、第二光电转换叠层；所述第一外延结构的覆盖层表面及所述第二外延结构的背接触层表面分别具有第一、第二电极层，且所述第二电极层的垂直投影在所述第一电极层内；所述第一外延结构的覆盖层与所述第二外延结构的背接触层之间通过一黏胶层接合；所述第一电极层与第二电极层连接，使得第一、第二外延结构彼此导通，从而形成多结太阳能电池。【专利说明】
本专利技术属于化合物半导体太阳能电池领域，具体涉及一种高效。
技术介绍
近年来开发利用太阳能，光伏发电技术吸引了人们的普遍关注，其中化合物半导体太阳能电池以其较高的转换效率和较大的发电成本降低空间，被公认为最具潜力的地面应用发电技术之一。 为了获得具有较高转换效率的化合物半导体太阳能电池，人们不断研究探索，先后发展了双结、三结太阳能电池，无定形结构、倒装结构太阳能电池等多种太阳能电池结构。例如，Emcore公司报道了一种使用倒装外延技术在GaAs衬底上一次性成功外延形成GalnP/GaAs/InGaAs (1.0eV) /InGaAs (0.7eV)倒装四结太阳能电池,一般情况下，米用倒装外延技术时很薄的发射层需要最先生长，然后再依次生长很厚的基区和其余子电池结构，在较长的生长过程中，对发射层的退火等影响将使得顶电池结构(厚度、掺杂和界面)发生变化，使得整体结构难以控制，电池性能将受到很大影响。 另外一种获得多结电池的途径是通过晶圆键合的方式将两个双结电池键合在一起来获得的，此项技术路线对外延技术要求相对较低，其关键在于晶圆键合技术的开发。晶圆键合技术一般分为半导体直接键合、对准键合和中间插入键合媒质进行键合等。对准键合工艺首先在两个键合界面处制作金属栅线，然后将金属栅线彼此对准再进行键合的键合工艺，键合强度满足要求。由于金属栅线有一定的厚度，键合完成后将使得半导体界面处存在一层空隙，这对产品的应用是不利的。中间插入键合媒质进行键合的工艺对键合媒质要求较高，一般要求其具有较好的导电性、导电性和透光性，因此媒质的选取较为重要，Soitec使用ΙΤ0作为键合媒质获得了 GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结电池，但是ΙΤ0在长波段光(>1000nm)的透过率仅有85%左右，将导致底部两结电池限流，影响电池性能。为了避免以上键合工艺的技术难点，人们有时会选择半导体直接键合工艺。这是一种通过高温高压使得半导体与半导体之间形成共价键的键合技术，为了获得良好的键合强度需要半导体键合界面处的晶向彼此对准，然而晶向对准是困难的。另外，无论是直接键合还是中间插入键合媒质的键合工艺都需要具有原子级平整的键合界面，而往往一颗微米级的颗粒都将使得该处的键合无法实现，严重影响键合良率和规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效，其采用正装外延技术，使用黏胶粘接工艺，通过上层结构的背面金属电极与下层结构的正面金属电极相连接，从而实现多结太阳能电池结构。本专利技术对键合界面的平整度没有要求，使用的黏胶对光的透过率很高，因此弥补了半导体直接键合和中间插入键合媒质键合工艺的难点，同时也不存在对准键合时的空隙问题。 多结太阳能电池，包括:第一外延结构和位于其上的第二外延结构，其中第一外延结构自下而上依次包含衬底、第一光电转换叠层和覆盖层，第二外延结构自下而上依次包含背接触层、第二光电转换叠层；所述第一外延结构的覆盖层表面及所述第二外延结构的背接触层表面分别具有第一、第二电极层，且所述第二电极层的垂直投影在所述第一电极层内；所述第一外延结构的覆盖层与所述第二外延结构的背接触层之间通过一黏胶层接合；所述第一电极层与第二电极层通过一金属连接层连接，其在所述第一外延结构上的投影位于所述第二外延结构在第一外延结构上的投影之外。 优选的，所述第二外延结构垂直投影在所述第一外延结构内。 优选的，所述第二电极层在第一外延结构上的投影小于所述第一外延结构的面积，但大于所述第二外延结构的面积。 优选的，所述第一光电转换叠层依次包括第一子电池和第二子电池，第二光电转换叠层依次包括第三子电池和第四子电池。 优选的，所述四结子电池的带隙宽度大小关系为:第一子电池<第二子电池<第三子电池<第四子电池。 优选的，所述第一外延结构的覆盖层和所述第二外延结构的背接触层均可以为GaAs、InGaP 或 InGaAs。 优选的，所述第一、第二电极层的材料为AuGe合金、AuSn合金、AuBe合金、AuZn合金、Au或Ag。 优选的，所述第一电极层在所述第一外延结构中的面积占比为19Γ15%。 优选的，所述第二电极层在所述第二外延结构中的面积占比为19Γ15%。 优选的，所述第一电极层和第二电极层的图形均含有主栅，所述第一电极层和第二电极层的主栅彼此连接。 优选的，所述第一电极层的主栅宽度为20微米飞00微米。 优选的，所述第二电极层的主栅宽度为20微米飞00微米。 一种多结太阳能电池的制备方法，包括步骤:1)分别正装外延生长第一外延和第二外延结构，其中第一外延结构自下而上依次包含衬底、第一光电转换叠层和覆盖层，第二外延结构自下而上依次包含背接触层、第二光电转换叠层；2)在所述第一外延结构的覆盖层表面上形成第一电极层，在所述第二外延结构的背接触层表面上形成第二电极层；3)接合所述第一外延结构和第二外延结构:使用一黏胶层，将所述第一外延结构的覆盖层与所述第二外延结构的背接触层之间贴合，同时保证第二电极层的垂直投影在第一电极层内；4)形成一金属连接层电性连接第一电极层和第二电极层，使得两外延结构彼此导通，从而形成多结太阳能电池，所述形成的金属连接层在所述第一外延结构上的投影位于所述第二外延结构在第一外延结构上的投影之外。 优选的，所述步骤4)包括:去除部分第二外延结构露出部分第二电极层；去除部分所述黏胶层，露出部分第一电极层，其得第二金属层在第一外延结构上的投影小于所述第一外延结构的面积，但大于所述第二外延结构的面积；形成所述金属连接层，其一端位于露出的第一电极层上，另一端位于露出的第二电极层上，从而电性连接第一、第二电极层。 本专利技术的创新点在于，完全使用正装外延技术，可以更为简单地获得高质量的多结子电池，子电池性能容易保证，使用黏胶粘接工艺，通过上层结构的背面金属电极与下层结构的正面金属电极相连接，从而完成多结太阳能电池结构，弥补了半导体直接键合和中间插入键合媒质键合工艺的难点，同时也不存在对准键合时的空隙问题。 【专利附图】【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。 图1是根据本专利技术实施的一种多结太阳能电池的侧面剖视图。 图2是在InP衬底上生长第一外延结构的侧面剖视图。 图3是在GaAs衬底上生长第二外延结构的侧面剖视图。 图4是在第一外延结构覆盖层表面形成第一电极层的侧面剖视图。 图5是本文档来自技高网...

【技术保护点】
多结太阳能电池，包括：第一外延结构和位于其上的第二外延结构，其中第一外延结构自下而上依次包含衬底、第一光电转换叠层和覆盖层，第二外延结构自下而上依次包含背接触层、第二光电转换叠层；所述第一外延结构的覆盖层表面及所述第二外延结构的背接触层表面分别具有第一、第二电极层，且所述第二电极层的垂直投影在所述第一电极层内；所述第一外延结构的覆盖层与所述第二外延结构的背接触层之间通过一黏胶层连接；所述第一电极层与第二电极层通过一金属连接层连接，其在所述第一外延结构上的投影位于所述第二外延结构在第一外延结构上的投影之外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋明辉，林桂江，陈文浚，熊伟平，刘冠洲，李明阳，王笃祥，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35