一种基于Si衬底的四结太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于Si衬底的四结太阳电池，所述四结太阳电池包括：硅电池；在所述硅电池沿着第一方向依次设置的P型接触层、底电池、第一隧穿结、中电池、第二隧穿结、顶电池以及粗化层，其中，所述第一方向为垂直于所述硅电池，且由所述硅电池指向所述P型接触层；设置在所述粗化层背离所述顶电池一侧的N电极；设置在所述N电极与所述粗化层之间的N型接触层；设置在所述硅电池背离所述P型接触层一侧的P电极。该四结太阳电池相比较现有的三结GaAs太阳电池，极大程度的提高了转换效率，且优化了目前制作四结太阳电池的工艺难度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Si衬底的四结太阳电池
本技术涉及太阳电池
，更具体地说，尤其涉及一种基于Si衬底的四结太阳电池。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，太阳电池已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中，为人们的生活带来了极大的便利。在目前的太阳电池研究领域中，砷化镓化合物太阳电池一直以来都是各国探究的热点，相比较传统硅基太阳电池有着较高的光电转换效率和优良的可靠性，进而可以在空间电源领域得到广泛的应用。其较高的光电转换效率可以减小太阳电池阵列的大小和质量，增加火箭的装载量，减少火箭燃料的消耗，进而降低航天器电源系统的费用，因此在空间应用中，以GaAs太阳电池为核心的空间电源系统具有极其重要的地位，自2002年起，国外很多国家的空间飞行器已经全部采用GaAs三结太阳电池作为主电源，国内空间飞行器使用的主电源也正在由传统的硅衬底太阳电池向高效GaAs三结太阳电池过渡。随着空间技术的进步，对太阳电池性能的要求越来越高，而现有的三结GaAs太阳电池已经接近极限，为了进一步提高太阳电池的性能，有研究提出GaAs倒置生长四结太阳电池的方案，即在GaAs衬底上面，一次外延生长出GaInP、GaAs、In0.3GaAs以及In0.7GaAs外延结构，再利用metalbonding(键合)的方式，将外延结构翻转过来，制成电池；还有研究提出在Si衬底上直接生长外延结构，实现在Si衬底四结太阳电池；还有研究提出通过环氧树脂对位焊接的方法，实现Si衬底四结太阳电池等。但是，基于GaAs倒置生长四结太阳电池的方案，其第四节子电池材料外延难度很大，难以生长出高质量的外延材料，且键合的方式容易出现表面缺陷，最终影响电池的成品率；基于在Si衬底上直接生长外延结构的方案，其外延生长难度很大，难以生长出高质量的外延结构，且该结构只有三结太阳电池结构；基于通过环氧树脂对位焊接的方法实现Si衬底四结太阳电池的方案，其工艺难度很大，对设备要求很高，难以实现大规模量产，并且存在环氧树脂老化问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种基于Si衬底的四结太阳电池，相比较现有的三结GaAs太阳电池，极大程度的提高了转换效率，且优化了目前制作四结太阳电池的工艺难度。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于Si衬底的四结太阳电池，所述四结太阳电池包括：硅电池；在所述硅电池沿着第一方向依次设置的P型接触层、底电池、第一隧穿结、中电池、第二隧穿结、顶电池以及粗化层，其中，所述第一方向为垂直于所述硅电池，且由所述硅电池指向所述P型接触层；设置在所述粗化层背离所述顶电池一侧的N电极；设置在所述N电极与所述粗化层之间的N型接触层；设置在所述硅电池背离所述P型接触层一侧的P电极。优选的，在上述四结太阳电池中，所述四结太阳电池还包括：设置在所述硅电池和所述P型接触层之间的氧化铟锡透明薄膜，其中，所述氧化铟锡透明薄膜的厚度范围为0.8um-1.2um，包括端点值。优选的，在上述四结太阳电池中，所述四结太阳电池还包括：设置在所述N电极背离所述N型接触层一侧的减反射膜，其中，位于所述N电极上的所述减反射膜上设置有电极引线凹槽。优选的，在上述四结太阳电池中，所述减反射膜包括：TiO2膜层和Al2O3膜层；其中，所述TiO2膜层设置在所述N电极背离所述N型接触层的一侧，所述Al2O3膜层设置在所述TiO2膜层背离所述N电极的一侧。优选的，在上述四结太阳电池中，所述TiO2膜层的厚度范围为包括端点值，所述Al2O3膜层的厚度范围为包括端点值。优选的，在上述四结太阳电池中，所述P电极包括TiAl金属电极；其中，Ti的厚度范围为90nm-110nm，包括端点值，Al的厚度范围为2400nm-2600nm，包括端点值。优选的，在上述四结太阳电池中，所述N电极包括Au、AuGeNi合金以及Ag金属电极，所述N电极的厚度范围为4.8um-5.2um，包括端点值。优选的，在上述四结太阳电池中，所述硅电池的衬底为P型单晶硅衬底。优选的，在上述四结太阳电池中，所述P型单晶硅衬底的的晶向为100，所述P型单晶硅衬底的厚度范围为170um-180um，包括端点值。本技术还提供了一种基于Si衬底的四结太阳电池的制作方法，所述制作方法包括：提供一GaAs衬底，在所述GaAs衬底上倒置外延生长三结太阳电池；提供一P型单晶硅衬底，采用离子注入的方式，制备硅电池；将所述硅电池与所述三结太阳电池的外延结构采用直接键合技术连接在一起；去除所述GaAs衬底。通过上述描述可知，本技术提供的一种基于Si衬底的四结太阳电池，首先在所述GaAs衬底上倒置外延生长三结太阳电池；其次在P型单晶硅衬底，采用离子注入的方式，制备硅电池；然后将所述硅电池与所述三结太阳电池的外延结构键合在一起；最后去除所述GaAs衬底。也就是说，在GaAs衬底外延生长出三结太阳电池，很容易得到更好质量的外延材料，采用硅电池作为第四节的子电池，使其四结太阳电池的整体输出电压更高，能够得到更高的转换效率，将硅电池与三结太阳电池采用直接键合技术连接，相比较环氧树脂键合，工艺稳定性更好，更容易实现，可靠性更高，良率也很高。附图说明为了更清楚地说明本技术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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种基于Si衬底的四结太阳电池的结构示意图；图2为本技术实施例提供的另一种基于Si衬底的四结太阳电池的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种基于Si衬底的四结太阳电池的制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本技术实施例提供的一种基于Si衬底的四结太阳电池的结构示意图。所述四结太阳电池包括：硅电池11；在所述硅电池11沿着第一方向依次设置的P型接触层12、底电池13、第一隧穿结14、中电池15、第二隧穿结16、顶电池17以及粗化层18，其中，所述第一方向为垂直于所述硅电池11，且由所述硅电池11指向所述P型接触层12；设置在所述粗化层18背离所述顶电池17一侧的N电极20；设置在所述N电极20与所述粗化层18之间的N型接触层19；设置在所述硅电池11背离所述P型接触层12一侧的P电极21。其中，所述P型接触层12为P型GaAs接触层，所述底电池13为InGaAs底电池，所述中电池15为GaAs中电池，所述顶电池17为GaInP顶电池，所述粗化层18为AlGaInP粗化层，所述N型接触层19为N型GaAs接触层。该四结太阳电池，将单独的硅电池和单独的三结太阳电池设置在一起，解决了目前直接制作四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Si衬底的四结太阳电池，其特征在于，所述四结太阳电池包括：硅电池；在所述硅电池沿着第一方向依次设置的P型接触层、底电池、第一隧穿结、中电池、第二隧穿结、顶电池以及粗化层，其中，所述第一方向为垂直于所述硅电池，且由所述硅电池指向所述P型接触层；设置在所述粗化层背离所述顶电池一侧的N电极；设置在所述N电极与所述粗化层之间的N型接触层；设置在所述硅电池背离所述P型接触层一侧的P电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于Si衬底的四结太阳电池，其特征在于，所述四结太阳电池包括：硅电池；在所述硅电池沿着第一方向依次设置的P型接触层、底电池、第一隧穿结、中电池、第二隧穿结、顶电池以及粗化层，其中，所述第一方向为垂直于所述硅电池，且由所述硅电池指向所述P型接触层；设置在所述粗化层背离所述顶电池一侧的N电极；设置在所述N电极与所述粗化层之间的N型接触层；设置在所述硅电池背离所述P型接触层一侧的P电极。2.根据权利要求1所述的四结太阳电池，其特征在于，所述四结太阳电池还包括：设置在所述硅电池和所述P型接触层之间的氧化铟锡透明薄膜，其中，所述氧化铟锡透明薄膜的厚度范围为0.8um-1.2um，包括端点值。3.根据权利要求1所述的四结太阳电池，其特征在于，所述四结太阳电池还包括：设置在所述N电极背离所述N型接触层一侧的减反射膜，其中，位于所述N电极上的所述减反射膜上设置有电极引线凹槽。4.根据权利要求3所述的四结太阳电池，其特征在于，所述减反射膜包括：TiO2膜层和A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊承，姜伟，何胜，吴真龙，王亚丽，涂洁磊，王向武，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32