砷化镓电池外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种砷化镓电池外延结构及其制备方法。该砷化镓电池外延结构包括衬底和设置在衬底上的牺牲层和电池层，牺牲层和电池层沿远离衬底的方向依次叠置，牺牲层包括叠层单元，叠层单元包括能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在膜层中的不能被湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。该砷化镓电池外延结构，通过设置中间夹层为不能被湿法腐蚀液腐蚀的砷化物量子点层的三明治结构的牺牲层，在湿法腐蚀剥离衬底时，砷化物量子点能通过搅拌腐蚀液整体剥离，以在原来量子点所在位置留下孔洞，孔洞能使腐蚀液与附近未腐蚀的砷化铝层接触面积增大，提高牺牲层在湿法腐蚀过程中的腐蚀速率。

Epitaxial structure and preparation of GaAs battery

【技术实现步骤摘要】
砷化镓电池外延结构及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体地，涉及一种砷化镓电池外延结构及其制备方法。
技术介绍
砷化镓(GaAs)是吸收太阳光最优选材料之一，由砷化镓制备的太阳能电池，具有转化效率高、温度特性好，抗辐射能力强等特点，砷化镓太阳能电池应用越来越广泛。大多数砷化镓薄膜都是在价格昂贵的单晶衬底上制备的，成本高昂。衬底剥离技术为太阳能电池向薄膜化发展提供了必要技术支持。衬底的重复性利用也降低了薄膜太阳能电池的制作成本，且减少制作过程对环境的污染和资源的浪费。目前砷化镓电池的电池层剥离技术多为对衬底和电池层间的牺牲层进行湿法腐蚀，从而分离衬底和电池层。在湿法腐蚀过程中，往往采用酸溶液化学腐蚀，由于牺牲层生长在衬底和电池层中间，所以腐蚀通常由牺牲层边缘向内部腐蚀，随着腐蚀的进行，腐蚀难度会越来越大，通常，湿法腐蚀需要消耗大量时间，如何有效提高电池层和衬底的剥离效率已成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种砷化镓电池外延结构及其制备方法。该砷化镓电池外延结构通过设置中间夹层为不能被湿法腐蚀液腐蚀的砷化物量子点层的三明治结构的牺牲层，在湿法腐蚀剥离衬底时，砷化物量子点能通过搅拌腐蚀液整体剥离，以在原来量子点所在位置留下孔洞，孔洞能使腐蚀液与附近未腐蚀的砷化铝层接触面积增大，提高牺牲层在湿法腐蚀过程中的腐蚀速率。本专利技术提供一种砷化镓电池外延结构，包括衬底和设置在所述衬底上的牺牲层和电池层，所述牺牲层和所述电池层沿远离所述衬底的方向依次叠置；其中，所述牺牲层包括叠层单元，所述叠层单元包括能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在所述膜层中的不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。优选地，能被所述湿法腐蚀液腐蚀的所述膜层为第一砷化铝层和第二砷化铝层，不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层为砷化物量子点层，沿远离所述衬底的方向，所述第一砷化铝层、所述砷化物量子点层和所述第二砷化铝层依次叠置。优选地，所述砷化物量子点层采用砷化铟量子点材料。优选地，所述砷化物量子点层的厚度范围为2～5分子单层。优选地，所述第一砷化铝层的厚度范围为2～10nm。优选地，所述第二砷化铝层的厚度范围为2～10nm。优选地，所述叠层单元的数量为多个，沿远离所述衬底的方向，所述叠层单元依次叠置。优选地，所述叠层单元的数量范围为2～10个。本专利技术还提供一种上述砷化镓电池外延结构的制备方法，包括在衬底上先后制备形成牺牲层和电池层，制备形成所述牺牲层包括：在所述衬底上制备形成叠层单元，制备形成所述叠层单元包括制备形成能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在所述膜层中的不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。优选地，采用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法、气相外延法或者物理气相沉积法制备形成所述砷化物量子点层，在所述砷化物量子点层形成的后期，中断所述砷化物量子点层的制备10～60s，并向工艺腔室中通入砷烷气体；然后，继续制备完成所述砷化物量子点层。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的砷化镓电池外延结构，通过将牺牲层设置为中间夹层是不能被湿法腐蚀液腐蚀的砷化物量子点层，上下层是能被湿法腐蚀液腐蚀的砷化铝层的三明治结构，在通过湿法腐蚀进行衬底剥离时，易腐蚀的上下砷化铝层正常从边缘区域向中间区域腐蚀，腐蚀到砷化物量子点位置时，砷化物量子点能通过搅拌腐蚀液整体剥离，以在原来量子点所在位置留下孔洞，孔洞能使腐蚀液与附近未腐蚀的上下砷化铝层接触面积增大，从而提高了牺牲层在湿法腐蚀过程中的腐蚀速率，进而提高了衬底与电池层的剥离效率。附图说明图1为本专利技术实施例1中砷化镓电池外延结构的结构剖视示意图；图2为本专利技术实施例1中砷化镓电池外延结构牺牲层的结构剖视示意图；图3为本专利技术实施例1中砷化镓电池外延结构牺牲层在湿法腐蚀中的海岛结构原理示意图；图4为本专利技术实施例2中砷化镓电池外延结构的结构剖视示意图。其中的附图标记说明：1.衬底；2.牺牲层；20.叠层单元；201.第一砷化铝层；202.砷化物量子点层；203.第二砷化铝层；3.电池层。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术所提供的一种砷化镓电池外延结构及其制备方法作进一步详细描述。实施例1：本实施例提供一种砷化镓电池外延结构，如图1和图2所示，包括衬底1和设置在衬底1上的牺牲层2和电池层3，牺牲层2和电池层3沿远离衬底1的方向依次叠置，牺牲层2包括叠层单元20，叠层单元20包括能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在该膜层中的不能被湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。其中，能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层为第一砷化铝层201和第二砷化铝层203，不能被湿法腐蚀液腐蚀的量子点层为砷化物量子点层202，沿远离衬底1的方向，第一砷化铝层201、砷化物量子点层202和第二砷化铝层203依次叠置。湿法腐蚀液为氢氟酸溶液。其中，该叠层单元20为三明治结构。叠层单元20中的砷化物量子点层202微观上由球形的多个砷化物量子点排布形成，这使得砷化物量子点层202在第一砷化铝层201和第二砷化铝层203上的正投影呈海岛形，即第一砷化铝层201和第二砷化铝层203就相当于海，第一砷化铝层201和第二砷化铝层203上分布有多个圆形的量子点岛，如图3所示。当通过湿法腐蚀进行衬底1剥离时，将该砷化镓电池外延结构放入氢氟酸溶液中，易腐蚀的第一砷化铝层201和第二砷化铝层203正常开始从边缘区域向中间区域腐蚀，当腐蚀到量子点岛的位置时，砷化物量子点不能被腐蚀液腐蚀，通过搅拌能使量子点岛整体剥离，从而在原来量子点岛所在位置留下了孔洞，孔洞能使腐蚀液与附近未腐蚀的第一砷化铝层201和第二砷化铝层203(即海)的接触面积增大，从而提高了牺牲层2在湿法腐蚀过程中的腐蚀速率，进而提高了衬底1与电池层3的剥离效率。优选的，砷化物量子点层202采用砷化铟量子点材料。当然，砷化物量子点层202也可以采用其他的不能被氢氟酸溶液腐蚀的砷化物量子点材料，均能够通过上述腐蚀过程提高衬底1与电池层3的剥离速率。本实施例中，砷化物量子点层202的厚度范围为2～5分子单层。第一砷化铝层201的厚度范围为2～10nm。第二砷化铝层203的厚度范围为2～10nm。牺牲层2的整体厚度越厚，则越能确保湿法腐蚀不会对电池层3造成损伤。另外，本实施例中，该砷化镓电池外延结构为双结砷化镓电池外延结构，电池层3包括依次远离牺牲层2叠置的第一欧姆接触层、顶电池窗口层、顶电池发射区、顶电池基区、顶电池BSF层、隧穿结、底电池窗口层、底电池发射区、底电池基区、底电池BSF层、第二欧姆接触层。其中，第一欧姆接触层，采用GaAs材料，厚度为200nm；顶电池窗口层，采用AlGaInP材料，顶电池窗口层厚度为30nm；顶电池发射区和顶电池基区材料采用GaInP，顶电池发射区厚度为650nm，顶电池基区厚度为6μm；顶电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷化镓电池外延结构，其特征在于，包括衬底和设置在所述衬底上的牺牲层和电池层，所述牺牲层和所述电池层沿远离所述衬底的方向依次叠置；其中，所述牺牲层包括叠层单元，所述叠层单元包括能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在所述膜层中的不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。/n

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓电池外延结构，其特征在于，包括衬底和设置在所述衬底上的牺牲层和电池层，所述牺牲层和所述电池层沿远离所述衬底的方向依次叠置；其中，所述牺牲层包括叠层单元，所述叠层单元包括能被湿法腐蚀液腐蚀的膜层和夹设在所述膜层中的不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层。


2.根据权利要求1所述的砷化镓电池外延结构，其特征在于，能被所述湿法腐蚀液腐蚀的所述膜层为第一砷化铝层和第二砷化铝层，不能被所述湿法腐蚀液腐蚀的量子点层为砷化物量子点层，沿远离所述衬底的方向，所述第一砷化铝层、所述砷化物量子点层和所述第二砷化铝层依次叠置。


3.根据权利要求2所述的砷化镓电池外延结构，其特征在于，所述砷化物量子点层采用砷化铟量子点材料。


4.根据权利要求2所述的砷化镓电池外延结构，其特征在于，所述砷化物量子点层的厚度范围为2～5分子单层。


5.根据权利要求2所述的砷化镓电池外延结构，其特征在于，所述第一砷化铝层的厚度范围为2～10nm。


6.根据权利要求2所述的砷化镓电池外延结构，其特征在于，所述第二砷化...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗轶，
申请(专利权)人：东泰高科装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11