本发明专利技术提供了太阳能电池及其制造方法。具体地，本发明专利技术的太阳能电池包含自下而上依次叠加的n GaAs层、主副栅结构、有机功能层和金属层，其中，所述主副栅结构的主栅和副栅的下方具有欧姆接触层，并且，所述副栅及其下方的欧姆接触层由绝缘层完全覆盖，其中，所述主栅作为负电极；所述有机功能层叠加在具有所述副栅的区域的表面上方；所述金属层叠加在所述有机功能层上，作为正电极。本发明专利技术的太阳能电池具有更好的性能和更低的制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体领域，具体涉及太阳能电池
技术介绍
近年来，太阳能电池得到了越来越广泛的应用。CN102522505(《无机与有机混合太阳能电池》)中公开了一种太阳能电池。如图1所示，在SiC衬底上依次包含AlN缓冲层、无机外延层、阴极、有机聚合物层和阳极。其中，AlN缓冲层的厚度150-200nm，采用有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称“MOCVD”)方法生长。阴极通过在氮面n-GaN上淀积Ti和Al形成。有机聚合物的厚度为50-80nm，通过在氮面n-GaN上旋涂的方式形成。阳极通过在有机聚合物上淀积Au形成。无机外延层则是采用MOCVD方式生长、厚度为2-3μm、电子浓度为1.0×1017cm-3-2.0×1018cm-3的氮面n-GaN，该氮面与阴极的接触面为光滑面，与有机聚合物的接触面为布满凹深为450nm-1.5μm，密度为1.0×107cm-2-4.0×108cm-2的绒面。但是，上述太阳能电池存在诸多问题，例如：易导致形成漏电流、电池效率低、制作成本高、电池正面电极对入射光形成遮挡、应用范围由于缺少柔性而受到限制，等等。综上所述，本领域迫切需要制造成本更低，性能更优良的太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是提供一种太阳能电池的制造方法，成本更低，太阳能电池的性能更为优良。在本专利技术的第一方面，提供了一种太阳能电池，包含自下而上依次叠加的nGaAs层、主副栅结构、有机功能层和金属层，其中，该主副栅结构的主栅和副栅的下方(优选正下方)具有欧姆接触层，并且，该副栅及其下方的欧姆接触层由绝缘层完全覆盖，其中，该主栅作为负电极；该有机功能层叠加在具有该副栅的区域的表面(优选整个表面)上方；该金属层叠加在该有机功能层上，作为正电极。在一优选例中，该n GaAs层下方还包含以下层之一或其组合：窗口层、减反射层。在一优选例中，该欧姆接触层是n+AlxGa1-xAs层，其中，x大于等于0，且小于等于0.6。在一优选例中，该n GaAs层、该欧姆接触层具有选自下组的一个或多个特征：该n GaAs层的厚度范围是1000-3000nm，较佳地是1800nm-2200nm，最佳的是2000nm；该n GaAs层的掺杂浓度是0.5-5×1017cm-3；该欧姆接触层的厚度范围是100-500nm，较佳地是280-320nm，最佳的是300nm；或该欧姆接触层的掺杂浓度较佳地是0.5-5×1018cm-3。在一优选例中，该主副栅结构的主栅和副栅具有选自下组的一个或多个特征：该主栅宽度范围是0.5-2mm，较佳地是1mm；该副栅宽度范围是0.05-0.2mm，较佳地是0.1mm；或该副栅间距范围是1-3mm，较佳地是2mm。在一优选例中，该有机功能层选自下组：(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))PEDOT:PSS，(3-己基取代聚噻吩)P3HT，(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑])MEH-PPV，(9,9-二正辛基芴-苯并[2,1,3]噻二唑共聚物)F8BT，或(富勒烯衍生物)PCBM。在一优选例中，该减反射层任选自以下材料之一或其任意组合：TiO2，MgF2，ZnS。在一优选例中，该减反射层由ZnS和MgF2构成，其中，该ZnS的厚度范围为50-60nm，较佳地是55nm，该MgF2的厚度范围为70-110nm，较佳地是90nm。在一优选例中，该窗口层为本征GaInP窗口层，厚度范围是20-80nm，较佳地是35-45nm，最佳的是40nm。在一优选例中，该有机功能层是(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺
酸))PEDOT:PSS，厚度范围是35-140nm，较佳地是70nm。在一优选例中，该金属层是由银、金、铝、或镍构成的单层或多层金属电极。本专利技术的第二个方面提供了一种太阳能电池制造方法，包含以下步骤：步骤1：在一衬底上形成外延结构，其中，该外延结构包含自下而上叠加的nGaAs层和欧姆接触层；步骤2：在该欧姆接触层上形成主副栅结构的金属电极，其中，该主副栅结构包括主栅和副栅，并且该主栅作为负电极；步骤3：对没有被该主副栅结构覆盖到的欧姆接触层进行腐蚀，以露出下一层的n GaAs层；步骤4：用绝缘层将该副栅以及下方(优选正下方)的欧姆接触层完全覆盖住；步骤5：在具有该副栅的区域的表面上(优选整个表面)方覆盖有机功能层；步骤6：在该有机功能层上叠加地沉积金属，作为正电极。在一优选例中，该步骤1中，通过以下步骤形成该外延结构：在该衬底上依次叠加地形成牺牲层、窗口层、n GaAs层，和欧姆接触层。在一优选例中，该牺牲层是—本征AlyGa1-yAs牺牲层，其中，y大于0.6，且小于等于1。在一优选例中，该方法还包含以下步骤：步骤7：通过腐蚀该牺牲层，将该衬底与该窗口层分离，从而获得经分离的衬底和经分离的太阳能电池。在另一优选例中，还包括步骤：对步骤7中该经分离的衬底进行重复利用。在一优选例中，在该步骤1中，采用金属有机化合物化学气相沉淀方法，并且该衬底为砷化镓GaAs衬底，该牺牲层为本征AlAs牺牲层，该窗口层为本征GaInP窗口层。在一优选例中，该步骤1中，还具有选自下组的一个或多个特征：该牺牲层的厚度范围是10-60nm，较佳地是35-45nm，最佳的是40nm；该窗口层的厚度范围是20-80nm，较佳地是35-45nm，最佳的是40nm；该n GaAs层的厚度范围是1000-3000nm，较佳地是1800-2200nm，最佳的是2000nm，该n GaAs层的掺杂浓度较佳地是0.5-5×1017cm-3；该欧姆接触层的厚度范围是100-500nm，较佳地是280-320nm，最佳的是300nm；和/或该欧姆接触层的掺杂浓度较佳地是0.5-5×1018cm-3。在一优选例中，该方法还包含以下步骤：步骤8：在该窗口层的与该牺牲层分离的一侧制作减反射层。在一优选例中，该步骤2中，采用光刻图形和电子束沉积方法，在该欧姆接触层上依次沉积AuGeNi合金层、Ag层、Au层，完成后再在400摄氏度条件下退火30s。在一优选例中，在该步骤2中，还具有选自下组的一个或多个特征：该AuGeNi合金层的厚度范围是20-100nm，较佳地是50-70nm，最佳的是60nm；该Ag层的厚度范围是1000-6000nm，较佳地是3500nm-4500nm，最佳的是4000nm；和/或该Au层的厚度范围是100-400nm，较佳地是200nm。在一优选例中，该步骤2中，该主副栅结构的主栅宽度范围是0.5-2mm，较佳地是1mm；副栅宽度范围是0.05-0.2mm，较佳地是0.1mm；和/或该副栅间距范围1-3mm是，较佳地是2mm。在一优选例中，在该步骤3中，采用柠檬酸和双氧水腐蚀没有被该负电极覆盖的欧姆接触层，其中，工艺条件为：C6H8O7:H2O2:H2O＝5:1:5，腐蚀时间范围为30-120s，较佳地是90s。在一优选例中，在该步骤4中，采用丝网印刷方法，用环氧树脂作为绝缘材料将该副栅以及下方欧姆接触层完全覆盖住，并且环氧树脂涂布宽度范围为0.25-0.8mm，较佳地是0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，包含自下而上依次叠加的n GaAs层、主副栅结构、有机功能层和金属层，其中，所述主副栅结构的主栅和副栅的下方具有欧姆接触层，并且，所述副栅及其下方的欧姆接触层由绝缘层完全覆盖，其中，所述主栅作为负电极；所述有机功能层叠加在具有所述副栅的区域的表面上方；所述金属层叠加在所述有机功能层上，作为正电极。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包含自下而上依次叠加的n GaAs层、主副栅结构、有机功能层和金属层，其中，所述主副栅结构的主栅和副栅的下方具有欧姆接触层，并且，所述副栅及其下方的欧姆接触层由绝缘层完全覆盖，其中，所述主栅作为负电极；所述有机功能层叠加在具有所述副栅的区域的表面上方；所述金属层叠加在所述有机功能层上，作为正电极。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述n GaAs层下方还包含以下层之一或其组合：窗口层、减反射层。3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述欧姆接触层是n+AlxGa1-xAs层，其中，x大于等于0，且小于等于0.6。4.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述n GaAs层、所述欧姆接触层具有选自下组的一个或多个特征：所述n GaAs层的厚度范围是1000-3000nm；所述n GaAs层的掺杂浓度是0.5-5×1017cm-3；所述欧姆接触层的厚度范围是100-500nm；或所述欧姆接触层的掺杂浓度较佳地是0.5-5×1018cm-3。5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述主副栅结构的主栅和副栅具有选自下组的一个或多个特征：所述主栅宽度范围是0.5-2mm；所述副栅宽度范围是0.05-0.2mm；或所述副栅间距范围是1-3mm。6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述有机功能层选自下组：(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))PEDOT:PSS...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄添懋，叶继春，盛江，郭炜，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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