一种硅基-砷化镓太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基

【技术实现步骤摘要】
一种硅基
‑
砷化镓太阳电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳电池
，具体涉及一种硅基
‑
砷化镓太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着全球经济的发展，各国对能源的需求日渐增长。能源的消耗引起全球气候变化，加剧各国生态环境问题。为了解决这一问题，各国均在大力发展利用可持续能源，如水能，太阳能，风能，波浪能，地热能，潮汐能等，同时也研究提高能源利用效率的技术。
[0003]太阳电池能够吸收太阳能，并将其转化成电能。常用太阳电池按材料不同可分为：硅太阳电池、砷化镓太阳电池(GaAs)、碲化镉太阳电池(CdTe)、铜铟镓硒太阳电池(CIGS)、有机太阳电池等。硅太阳电池的光电转换效率的理论极限为25％，因其价格较低目前是应用最广泛的光伏发电技术，在军事领域、航天领域、工农业领域等均有使用。砷化镓太阳电池作为典型的
Ⅲ‑Ⅴ
族化合物太阳电池，是目前光电转换效率最高的太阳电池材料体系。三结砷化镓太阳电池光电转换效率可达33％以上，但是由于其价格昂贵，目前一般应用于空间太阳电池，极少用于地面光伏电站。
[0004]晶圆键合技术是指在高温高压下通过化学和物理作用将两块光滑洁净的同质或异质的晶片紧密地结合起来，结合时界面处的原子受到外力的作用产生反应形成共价键，使这两块晶片成为一体，并且结合界面具有特定的键合强度。由于这种技术可将两种晶格不匹配的材料连接在一起，因此可利用晶圆键合将硅太阳电池与砷化镓太阳电池结合制备硅基
‑/>砷化镓太阳电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种硅基
‑
砷化镓太阳电池及其制备方法，运用金属键合技术将硅太阳电池与砷化镓太阳电池异质集成在一起，制备的电池兼具硅太阳电池成本优势与砷化镓太阳电池光电转换效率优势，在提升效率的同时能够进一步降低太阳能光伏发电成本。
[0006]本专利技术的第一目的是提供一种硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法，依次包括如下工序：
[0007]S1、制备硅太阳电池；
[0008]S2、制备砷化镓太阳电池；
[0009]S3、在硅太阳电池与砷化镓太阳电池上蒸镀半透明金属电极；
[0010]S4、利用金属键合技术将硅太阳电池与砷化镓太阳电池键合在一起；
[0011]S5、采用化学腐蚀的方法将砷化镓太阳电池中的牺牲层腐蚀，砷化镓衬底被剥离得到硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池；
[0012]S6、利用PVD的方法分别在上层砷化镓太阳电池的表面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳
电池的上电极，在硅太阳电池的背面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的下电极；
[0013]S7、利用PVD的方法在硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的上表面制备电池减反射膜；
[0014]S8、切割，得到所需尺寸的硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池。
[0015]优选地，S1具体包括：对硅片依次进行如下处理：清洗、绒面制备、扩散制结。
[0016]优选地，S2具体为：在砷化镓衬底上，利用金属有机化合物化学气相沉积，经过外延生长后制备砷化镓太阳电池。
[0017]优选地，S3具体为：利用物理气相沉积技术，分别在硅太阳电池与砷化镓太阳电池上蒸镀半透明金属电极。
[0018]优选地，在S8中，所述切割技术为机械或激光划片工艺。
[0019]优选地，所述硅太阳电池为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池中的一种。
[0020]优选地，所述砷化镓太阳电池为单结砷化镓太阳电池或双结砷化镓太阳电池。
[0021]优选地，在S3中，所述半透明金属电极的厚度范围为4
‑
10nm。
[0022]优选地，在S4中，键合温度范围为150
‑
450℃，键合压力范围为0.1～1Mpa。
[0023]本专利技术的第二目的是提供一种硅基
‑
砷化镓太阳电池，由上述硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法制成。
[0024]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0025]本专利技术通过选择合适的硅材料与砷化镓材料，使太阳光通过硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池时，不同波长的光能被带隙匹配的砷化镓太阳电池和硅太阳电池依次吸收，能够最大限度利用太阳光谱中不同波段的能量，提高太阳电池转换效率。
[0026]本专利技术通过金属键合技术，将带有半透明金属电极的硅太阳电池与砷化镓太阳电池异质集成起来，实现两种电池之间的透明导电连接。这种硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池通过键合技术制备，不需考虑外延过程中的晶格失配问题，工艺难度较低，节省成本。
附图说明
[0027]图1为本专利技术优选实施例中硅基
‑
砷化镓太阳电池的结构示意图；
[0028]其中：1、减反射膜；2、上电极；3、砷化镓太阳电池；4、半透明金属电极；5、硅太阳电池；6、下电极。
具体实施方式
[0029]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0030]本专利技术的技术方案为：
[0031]一种硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法，依次包括：
[0032]硅片经过清洗、绒面制备、扩散制结、等工艺后制备硅太阳电池5；
[0033]砷化镓衬底利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)经过外延生长后制备砷化镓太阳电池3；
[0034]利用物理气相沉积(PVD)分别在硅太阳电池与砷化镓太阳电池上蒸镀半透明金属电极4；
[0035]利用金属键合技术将硅太阳电池与砷化镓太阳电池键合在一起；
[0036]采用化学腐蚀的方法将砷化镓太阳电池中的牺牲层腐蚀，砷化镓衬底被剥离得到硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池；
[0037]利用PVD的方法分别在上层砷化镓太阳电池的表面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的上电极2，在硅电池的背面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的下电极6；
[0038]利用PVD的方法在硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的上表面制备电池减反射膜1；
[0039]利用机械或激光划片工艺进行切割，得到所需尺寸的硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池。
[0040]所述硅太阳电池可为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。所述砷化镓太阳电池可为单结砷化镓太阳电池和双结砷化镓太阳电池。使用PVD方法分别在硅太阳电池与砷化镓太阳电池上蒸镀半透明金属电极,其中半透明金属电极的厚度范围为4
‑
10nm。使用键合夹具，将硅太阳电池与砷化镓太阳电池电极层对准进行金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，依次包括如下工序：S1、制备硅太阳电池；S2、制备砷化镓太阳电池；S3、在硅太阳电池与砷化镓太阳电池上蒸镀半透明金属电极；S4、利用金属键合技术将硅太阳电池与砷化镓太阳电池键合在一起；S5、采用化学腐蚀的方法将砷化镓太阳电池中的牺牲层腐蚀，砷化镓衬底被剥离得到硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池；S6、利用PVD的方法分别在上层砷化镓太阳电池的表面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的上电极，在硅太阳电池的背面制作硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的下电极；S7、利用PVD的方法在硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池的上表面制备电池减反射膜；S8、切割，得到所需尺寸的硅基
‑
砷化镓叠层太阳电池。2.根据权利要求2所述的硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，S1具体包括：对硅片依次进行如下处理：清洗、绒面制备、扩散制结。3.根据权利要求1所述的硅基
‑
砷化镓太阳电池的制备方法，其特征在于，S2具体为：在砷化镓衬底上，利用金属有机化合物化学气相沉积，经过外延生长后制备砷化镓太阳电池。4.根据权利要求1所述的硅基
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，张无迪，王赫，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：