太阳能电池器件及太阳能电池制造方法技术

本申请提供了一种太阳能电池的制造方法和所制造的太阳能电池器件，其中，在外延生长组分渐变缓冲层时，通过对组分渐变缓冲层进行应力调控，使得后续生长的太阳能电池的背接触层的表面形成微粗糙界面层，并且所述的微粗糙界面层的表面粗糙度大于邻近所述背接触层的电池功能层的基区的光吸收波长。在此情况下，正入射光透射过太阳能电池在微粗糙界面层发生漫反射，增加了光在太阳能电池中的光程，提高了光利用效率，从而在同样的光吸收效率下减小了太阳能电池厚度，进而有效地提高了电池的开路电压和抗辐照能力，提高太阳能电池转换效率，同时基区材料的减薄可以进一步降低原材料成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池器件及太阳能电池制造方法


[0001]本申请涉及太阳能电池
，具体涉及一种具有背反射结构的太阳能电池器件及太阳能电池制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，光伏太阳能电池作为一种重要的可再生能源技术，获得了广泛和深入的发展，正在逐步进入各种商业和应用领域。以GaAs为代表的III
‑
V族化合物半导体太阳能电池可以通过外延后剥离方法制备成薄膜型电池，相比于Ge基/Si基太阳能电池，具备更高的功率/质量比以及柔性可弯曲优势，在航天航空、长滞空无人机、便携式电源等应用领域具有不可替代的优势。
[0003]现有太阳能电池的基区厚度是按照在光正入射的前提下，根据吸收系数计算的厚度。材料光吸收效率公式：I＝I0exp(
‑
ax)，a为材料的光吸收系数，I0为正入射光强强度，I为经过x cm厚度的材料吸光之后的光强。以InGaAs太阳能电池为例，计算InGaAs材料厚度要求I/I0≤5％时，即InGaAs对光的吸收效率达到95％时，InGaAs基区厚度需要达到3um。而In原材料价格极高，占据原料成本的25％以上。因此从商业应用领域，降低太阳能电池厚度，降低原材料消耗是一个亟需解决的关键问题。此外，太阳能电池基区厚度较厚也不利于提高电池的开路电压，因此降低了太阳能电池的光电转换效率。

技术实现思路

[0004]针对太阳能电池的改进需求，本专利技术提供了一种太阳能电池器件及太阳能电池制造方法，以期在同样的光吸收效率下减小太阳能电池厚度。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种太阳能电池的制造方法，包括：
[0006]提供衬底；
[0007]在衬底上外延生长组分渐变缓冲层并对组分渐变缓冲层进行应力调控，所述组分渐变缓冲层包括晶格常数逐渐变化的n层组分变化层，n≥2，
[0008]在组分渐变缓冲层上外延生长剥离层、上接触层、电池功能层和背接触层；以及
[0009]在背接触层上形成背反射层；
[0010]其中，对组分渐变缓冲层进行应力调控包括：在衬底上外延生长组分渐变缓冲层时，通过调控组分渐变缓冲层中各层组分变化层的应力，使得后续生长的太阳能电池的所述背接触层的靠近背反射层的表面形成微粗糙界面层，并且所述的微粗糙界面层的表面粗糙度大于邻近所述背接触层的电池功能层的基区的光吸收波长。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，对组分渐变缓冲层进行应力调控包括：通过调配组分渐变缓冲层中各层组分变化层的晶格差和/或在各层组分变化层中掺杂表面活化剂来调控组分渐变缓冲层中各层组分变化层的应力。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，最靠近衬底的第一层组分变化层与衬底之间的晶格常数差大于各层组分变化层之间的晶格常数差。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述第一层组分变化层与衬底之间的晶格常数相差0.4％
‑
0.6％，所述各层组分变化层之间的晶格常数相差0.2％。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述微粗糙界面层的表面粗糙度大于100nm。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述组分渐变缓冲层中的各个组分变化层的材料选自InGaAs、InAlGaAs、GaInP、AlGaInP中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，采用TESb作为表面活化剂。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述的太阳能电池的制造方法，还包括：
[0018]剥离或者腐蚀衬底和组分渐变缓冲层,形成太阳能电池器件。
[0019]本专利技术的另一方面提供一种通过上述方法制造的太阳能电池器件，包括：
[0020]电池功能层；
[0021]背反射层,所述背反射层设置在所述电池功能层的背光侧；
[0022]其中，所述电池功能层和背反射层之间包括背接触层，所述背接触层包括靠近所述背反射层的微粗糙界面层，所述微粗糙界面层的粗糙度大于邻近所述背接触层的电池功能层的基区的光吸收波长。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，所述微粗糙界面层的表面粗糙度大于100nm。
[0024]根据本专利技术的太阳能电池的制造方法和所制造的太阳能电池器件，在外延生长组分渐变缓冲层时，通过调控组分渐变缓冲层中各层组分变化层的应力，使得后续生长的太阳能电池的背接触层的表面形成微粗糙界面层，并且所述的微粗糙界面层的表面粗糙度大于邻近背接触层的电池功能层的基区的光吸收波长。在此情况下，正入射光透射过太阳能电池在微粗糙界面层发生漫反射，而非镜面反射，增加了光在太阳能电池中的光程，提高了光利用率，从而在同样的光吸收效率下减小了太阳能电池厚度，进而提高了电池的开路电压和抗辐照能力，并提高了太阳能电池转换效率，同时基区材料的减薄可以进一步降低原材料成本。
附图说明
[0025]图1是根据本专利技术的一个具体实施例的太阳能电池的制造方法的流程图。
[0026]图2是根据图1的方法制备的太阳能电池器件的结构示意图。
[0027]图3A
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3C是根据本专利技术的一个具体实施例的具有背反射结构的太阳能电池的制备过程的结构示意图。
[0028]图4是是根据本专利技术的另一个具体实施例的具有背反射结构的太阳能电池的制备过程的结构示意图。
[0029]图5为图3A
‑
3C和图4制备的太阳能电池器件中的光路示意图。
具体实施方式
[0030]为更清楚地阐述本公开的目的、技术方案及优点，以下将结合附图对本公开的实施例进行详细的说明。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，下文对于实施例的描述旨在对本公开的总体构思进行解释和说明，而不应当理解为是对本公开的限制。在说明书和附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或构件。为了清晰起见，附图不一定按比例绘制，并且附图中可能省略了某些与本专利技术
的构思无直接关系的公知部件和结构；并且，需要注意本专利技术实施例中描述的方法步骤的顺序并不必然表示各个步骤的实际执行顺序。在可行的情况下，实际执行顺序可与描述的顺序不同。
[0031]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。措词“一”或“一个”不排除多个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”“顶”或“底”等等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制造方法，包括：提供衬底；在衬底上外延生长组分渐变缓冲层并对组分渐变缓冲层进行应力调控，所述组分渐变缓冲层包括晶格常数逐渐变化的n层组分变化层，n≥2，在组分渐变缓冲层上外延生长剥离层、上接触层、电池功能层和背接触层；以及在背接触层上形成背反射层；其中，对组分渐变缓冲层进行应力调控包括：在衬底上外延生长组分渐变缓冲层时，通过调控组分渐变缓冲层中各层组分变化层的应力，使得后续生长的太阳能电池的所述背接触层的靠近背反射层的表面形成微粗糙界面层，并且所述的微粗糙界面层的表面粗糙度大于邻近所述背接触层的电池功能层的基区的光吸收波长。2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其中，对组分渐变缓冲层进行应力调控包括：通过调配组分渐变缓冲层中各层组分变化层的晶格差和/或在各层组分变化层中掺杂表面活化剂来调控组分渐变缓冲层中各层组分变化层的应力。3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制造方法，其中，最靠近衬底的第一层组分变化层与衬底之间的晶格常数差大于各层组分变化层之间的晶格常数差。4.根据权利要求2所述的太阳能电池的制造方法，其中，所述第一层组分变化层与衬底之间的晶格常数相差0.4％
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【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，王伟明，
申请(专利权)人：江苏宜兴德融科技有限公司，
类型：发明
国别省市：