一种太阳能电池外延片及其制作方法技术

一种太阳能电池外延片及其制作方法，该太阳能电池外延片包括依次设置的衬底、缓冲层、组合牺牲层和太阳能电池层，组合牺牲层包括第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层设置，第三牺牲层紧贴太阳能电池层设置，第二牺牲层设置于第一牺牲层与第三牺牲层之间，且第二牺牲层的被腐蚀速度快于第一牺牲层和第三牺牲层的被腐蚀速度。解决了现有技术中利用外延剥离技术制作太阳能电池时较早被腐蚀的牺牲层部分对应的衬底和太阳能电池层因长时间与腐蚀液直接接触导致被缓慢腐蚀的技术问题。该外延片可以减少腐蚀液对衬底和太阳能电池层的损害，保证衬底的重复利用和太阳能电池产品的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池外延片及其制作方法
本专利技术涉及太阳能电池
具体地说，涉及一种太阳能电池外延片及其制作方法。
技术介绍
GaAs太阳能电池技术发展迅速，应用领域从太空应用逐步扩展到地面应用，在便携式能源和消费电子领域市场前景广阔。利用外延剥离技术(ELO技术)制作GaAs太阳能电池，一方面可以将GaAs衬底剥离后重复利用，显著降低产品成本；另一方面，可制作柔性的GaAs太阳能电池，不仅效率比剥离前有所提高，且产品质量更轻并具有柔性，更有利于航空航天和便携式应用等，用途广泛。现有技术中利用外延剥离技术制作GaAs太阳能电池的过程一般为：首先，利用外延生长技术制作出具有GaAs衬底、AlGaAs牺牲层和GaAs电池层的太阳能电池外延片；然后，在GaAs电池层上表面设置金属电极，并将设置了金属电极的一侧粘贴(例如用双面胶、光刻胶、腊等)到转移衬底(如很薄的铜片、塑料薄膜等)上；最后，将其整个浸入选择性腐蚀的酸性溶液中，由于酸性溶液对AlGaAs牺牲层的选择性腐蚀(如氢氟酸对AlGaAs和GaAs的腐蚀选择比很大)，最终使得GaAs衬底与GaAs电池层被分开。衬底被剥离后经过处理可以重复利用，而在剥离下来的GaAs电池结构上进一步制作金属栅极和减反膜等，即可形成GaAs太阳能电池。GaAs电池层与衬底分离所需的时间取决于选择性腐蚀的酸性溶液对牺牲层的腐蚀快慢。上述利用外延剥离技术制作太阳能电池时，牺牲层是在衬底上制作的一层结构连续的、厚度均匀的、且x为确定值的AlxGa1-xAs层。理想状况下，通过常规的方法剥离一片4英寸的GaAs薄膜电池需要3～6个小时甚至更长时间。且通常情况下，部分牺牲层被腐蚀后，其对应区域的GaAs电池层就与衬底分开，而后选择性腐蚀的酸性溶液就会通过GaAs电池层与衬底分开后形成的通道去腐蚀其他部分牺牲层。因此，较早被腐蚀的牺牲层部分对应的GaAs电池层和衬底(一般是太阳能电池外延片外围边沿处)就会与选择性腐蚀的酸性溶液直接接触直到所有的牺牲层被腐蚀掉，即外延剥离工艺完成。虽然说，一般选用的HF溶液对AlGaAs(牺牲层)和GaAs(GaAs电池层和衬底)的腐蚀选择比很大，但是在生产环境中，HF溶液中难免会引入其他酸类(盐酸、硫酸、磷酸等)物质或者杂质，加上溶液中溶解的氧分子，很容易导致较早被腐蚀的牺牲层部分对应的GaAs电池层和衬底被缓慢地腐蚀。由于其被腐蚀的速度较慢，因此该过程不易被实时监控，但在整个剥离过程所需的几个小时后，衬底的表面和GaAs电池层的剥离面将会形成若干针孔或类似缺陷。这对于衬底的反复利用以及太阳能电池产品的性能都会造成一定程度的负面影响，甚至造成产线的整体良品率下降。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中利用外延剥离技术制作太阳能电池时，较早被腐蚀的牺牲层部分对应的衬底和太阳能电池层因长时间与腐蚀液直接接触导致被缓慢腐蚀，提出一种可以使得远离衬底和太阳能电池层的牺牲层部分被快速腐蚀掉而接近衬底和太阳能电池层的牺牲层部分较慢被腐蚀掉的太阳能电池外延片及其制作方法，从而保护衬底和太阳能电池层。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种太阳能电池外延片，包括依次设置的衬底、缓冲层、组合牺牲层和太阳能电池层，组合牺牲层至少包括第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层设置，第三牺牲层紧贴太阳能电池层设置，第二牺牲层设置于第一牺牲层与第三牺牲层之间，且第二牺牲层的被腐蚀速度快于第一牺牲层和第三牺牲层的被腐蚀速度。优选地：第二牺牲层为中间层，第一牺牲层和第二牺牲层之间至少还包括一层牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之间至少还包括一层牺牲层；从第一牺牲层至第二牺牲层的各层的腐蚀速度依次递增，从第二牺牲层至第三牺牲层的各层的腐蚀速度依次递减。优选地，第一牺牲层的材料为AlxGa1-xAs，第二牺牲层的材料为AlyGa1-yAs、第三牺牲层的材料为AlzGa1-zAs，其中，y>x，且y>z。优选地，AlxGa1-xAs中x为0.5～0.6，AlyGa1-yAs中y为0.7～1，AlzGa1-zAs中z为0.5～0.6。优选地，第一牺牲层和第二牺牲层之间设有第四牺牲层，第二牺牲层和第三牺牲层之间设有第五牺牲层，第四牺牲层的材料为AlaGa1-aAs，第五牺牲层的材料为AlbGa1-bAs，其中x<a<y，y>b>z。优选地，第二牺牲层的厚度小于第一牺牲层的厚度、且小于第三牺牲层的厚度。优选地，从第一牺牲层至第二牺牲层的各层的厚度依次递减，从第二牺牲层至第三牺牲层的各层的厚度依次递增。优选地，太阳能电池层依次包括第一欧姆接触层、第一窗口层、发射区、基区、背场、第二窗口层和第二欧姆接触层。一种太阳能电池外延片的制作方法，包括以下步骤：在衬底上外延生长缓冲层；在缓冲层上外延生长第一牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层；在第一牺牲层上外延生长第二牺牲层，第二牺牲层的被腐蚀速度快于第一牺牲层；在第二牺牲层上外延生长第三牺牲层，第三牺牲层的被腐蚀速度慢于第二牺牲层；在第三牺牲层上外延生长太阳能电池层，制作出太阳能电池外延片，太阳能电池层紧贴第三牺牲层。优选地：第一牺牲层和第二牺牲层之间还外延生长有至少一层牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之间还外延生长有至少一层牺牲层，且第二牺牲层为中间层；从第一牺牲层至第二牺牲层的各层的腐蚀速度依次递增，从第二牺牲层至第三牺牲层的各层的腐蚀速度依次递减。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1.本专利技术提供的太阳能电池外延片及其制作方法，该太阳能电池外延片至少包括第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层设置，衬底紧贴缓冲层的另一面设置，第三牺牲层紧贴太阳能电池层设置，第二牺牲层设置于第一牺牲层与第三牺牲层之间，且第二牺牲层的被腐蚀速度快于第一牺牲层和第三牺牲层的被腐蚀速度。即紧贴缓冲层的牺牲层和紧贴太阳能电池层的牺牲层的被腐蚀速度慢于远离缓冲层和太阳能电池层的牺牲层的被腐蚀速度。因此，远离缓冲层和太阳能电池层的牺牲层部分被很快的腐蚀掉，而紧贴着缓冲层和太阳能电池层的牺牲层部分被腐蚀的较慢。从而可以减少衬底和太阳能电池层与腐蚀液直接接触的时间，减少腐蚀液对衬底和太阳能电池层的损害，保证衬底的重复利用和太阳能电池产品的性能。2.本专利技术提供的太阳能电池外延片，第二牺牲层的厚度小于第一牺牲层的厚度、且小于第三牺牲层的厚度，从而使得第二牺牲层会更快地被腐蚀掉，而第二牺牲层和第三牺牲层则更慢地被腐蚀掉。进一步减少衬底和太阳能电池层与选择性腐蚀液的直接接触时间，更好地保护衬底和太阳能电池层。3.本专利技术提供的太阳能电池外延片，其组合牺牲层可包括五层或五层以上的牺牲层，且作为中间层的第二牺牲层的被腐蚀速度最快，其他牺牲层中越靠近第二牺牲层的其被腐蚀速度越快、越远离第二牺牲层的其被腐蚀速度越慢，并为各层设置合适的厚度后，可进一步减少衬底和太阳能电池层与选择性腐蚀液直接接触的时间，从而更好地保护它们。附图说明图1是本专利技术一个实施例的一种太阳能电池外延片结构示意图；图2是本专利技术一个实施例的另一种太阳能电池外延片结构示意图；图3是本专利技术一个实施例的一种太阳能电池外延片的具体结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池外延片，其特征在于，包括依次设置的衬底(1)、缓冲层(2)、组合牺牲层(3)和太阳能电池层(4)，所述组合牺牲层(3)至少包括第一牺牲层(31)、第二牺牲层(32)和第三牺牲层(33)，所述第一牺牲层(31)紧贴所述缓冲层(2)设置，所述第三牺牲层(33)紧贴所述太阳能电池层(4)设置，所述第二牺牲层(32)设置于所述第一牺牲层(31)与所述第三牺牲层(33)之间，且所述第二牺牲层(32)的被腐蚀速度快于所述第一牺牲层(31)和所述第三牺牲层(33)的被腐蚀速度。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池外延片，其特征在于，包括依次设置的衬底(1)、缓冲层(2)、组合牺牲层(3)和太阳能电池层(4)，所述组合牺牲层(3)至少包括第一牺牲层(31)、第二牺牲层(32)和第三牺牲层(33)，所述第一牺牲层(31)紧贴所述缓冲层(2)设置，所述第三牺牲层(33)紧贴所述太阳能电池层(4)设置，所述第二牺牲层(32)设置于所述第一牺牲层(31)与所述第三牺牲层(33)之间，且所述第二牺牲层(32)的被腐蚀速度快于所述第一牺牲层(31)和所述第三牺牲层(33)的被腐蚀速度；所述第二牺牲层(32)为中间层，所述第一牺牲层(31)和所述第二牺牲层(32)之间至少还包括一层牺牲层、所述第二牺牲层(32)和所述第三牺牲层(33)之间至少还包括一层牺牲层；从所述第一牺牲层(31)至所述第二牺牲层(32)的各层的腐蚀速度依次递增，从所述第二牺牲层(32)至所述第三牺牲层(33)的各层的腐蚀速度依次递减。2.如权利要求1所述的太阳能电池外延片，其特征在于，所述第一牺牲层(31)的材料为AlxGa1-xAs，所述第二牺牲层(32)的材料为AlyGa1-yAs、所述第三牺牲层(33)的材料为AlzGa1-zAs，其中，y>x，且y>z。3.如权利要求2所述的太阳能电池外延片，其特征在于，所述AlxGa1-xAs中x为0.5～0.6，所述AlyGa1-yAs中y为0.7～1，所述AlzGa1-zAs中z为0.5～0.6。4.如权利要求2所述的太阳能电池外延片，其特征在于，所述第一牺牲层(31)和所述第二牺牲层(32)之间设有第四牺牲层(34)，所述第二牺牲层(32)和所述第三牺牲层(33)之间设有第五牺牲层(35)，所述第四牺牲层(34)的材料为AlaGa1-aAs，所述第五牺牲层(35)的材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄添懋，杨晓杰，刘凤全，叶继春，
申请(专利权)人：苏州强明光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32