一种太阳电池的电极选择性低温退火方法技术

本发明专利技术属于太阳电池的技术领域，具体涉及一种太阳电池的电极选择性低温退火方法，包括在氮气保护下，对金属电极及其与半导体的接触界面进行周期性快速升温脉冲式退火，其中，每个周期内的电控脉冲的占空比为1:5，每个周期内的退火温度不超过200℃的温度，每个周期内的加热时间不多于1分钟，每个周期内加热的升温速率不大于5℃/s，之后，检测金属电极与半导体的接触电阻。本发明专利技术有效地解决了太阳电池的金属电极之间及与半导体材料的欧姆接触的问题，同时控制了热量作用深度和范围，避免了对电池中的有机材料粘结层等不耐高温材料的损害，在提升电池性能的同时，解决电池成品率问题。该方法可以适用于大多数需要低温退火的器件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳电池的电极选择性低温退火方法


[0001]本专利技术属于太阳电池的
，具体涉及一种太阳电池的电极选择性低温退火方法。

技术介绍

[0002]太阳辐射的能量是人类在太空中最主要的能量来源，因此，在空间站建设、探月工程、北斗全球组网等重大航天工程中，每一项的航天工程都离不开高效率的太阳电池作为能源保障。
[0003]在现有的一些太阳电池的加工制备过程中，往往通过快速加热退火、高温退火的方式降低太阳电池的金属电极与半导体界面的接触电阻，例如，针对高效硅太阳电池，现有技术提出了采用高温退火(650℃
‑
850℃)的技术。然而，现有的退火方法不适用于含有聚合物材料的太阳电池。因此，亟需一种新型的技术方案以解决上述的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种太阳电池的电极选择性低温退火方法，其有效地解决了金属电极之间及与半导体材料的欧姆接触的问题，同时控制了热量作用深度和范围，避免了对电池中的有机材料粘结层的损害，显著地提升了电池性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种太阳电池的电极选择性低温退火方法，所述太阳电池具有金属电极，所述太阳电池包括以下至少之一：(i)电池器件结合到衬底上的聚合物粘合层；(ii)聚合物基材；(iii)难以承受200℃以上高温的太阳电池光吸收材料；
[0007]所述退火方法包括以下步骤：
[0008]S1、在氮气保护下，对金属电极及其与半导体的接触界面进行周期性快速升温脉冲式退火，其中，每个周期内的电控脉冲的占空比为1:5，每个周期内的退火温度不超过200℃的温度，每个周期内的加热时间不多于1分钟，每个周期内加热的升温速率不大于5℃/s；
[0009]S2、测试金属电极与半导体的接触电阻，若该接触电阻不满足预设要求，调整S1步骤中的周期个数、加热时间和升温速率。
[0010]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，所述太阳电池为硅基III
‑
V族四端叠层太阳电池、HIT叠层太阳电池或聚合物基柔性太阳电池。
[0011]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，先制备硅基III
‑
V族叠层太阳电池，再在氮气保护下对电池的金属电极与半导体的接触界面及该金属电极进行周期性快速升温脉冲式退火处理。从而控制退火过程中热量传递和作用的深度范围，实现局部选择性退火的效果。
[0012]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，所述硅基III
‑
V族叠层太阳电池的制备步骤包括：
[0013]生长GaInP/GaAs双结外延层，制备背电极和背面减反射膜，得到砷化镓基底的
GaInP/GaAs双结电池结构；
[0014]通过聚合物将电池粘合转移到玻璃基底上，将电池原先的GaAs衬底刻蚀去除，制备电池顶电极。
[0015]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，每个周期内的加热时间为1s～10s、10s～20s、20s～30s、30s～40s或40s～50s。
[0016]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，每个周期内的升温速率为0.1℃/s～0.5℃/s、0.5℃/s～1℃/s、1℃/s～1.5℃/s、1.5℃/s～2℃/s、2℃/s～2.5℃/s、2.5℃/s～3℃/s、3℃/s～3.5℃/s、3.5℃/s～4℃/s、4℃/s～4.5℃/s或4.5℃/s～5℃/s。
[0017]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，每个周期内的起始加热温度为50℃～70℃、70℃～90℃、90℃～110℃、110℃～130℃、130℃～150℃、150℃～170℃或170℃～190℃。
[0018]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，快速升温脉冲式退火的周期个数至少为2～5个、5～8个、8～10个、10～12个、12～15个、15～18个、18～20个、20～25个或25～30个。
[0019]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，控制加热的热量对金属电极的穿透深度为1μm
‑
6μm。
[0020]作为本专利技术的所述退火方法的一种改进，在S1步骤中，采用具有卤素灯管的快速退火设备对金属电极进行加热；在S2步骤中，采用圆形传输线模型测试金属电极与半导体表面的接触电阻。
[0021]本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提出了选择性低温退火方法有效降低了太阳电池的电极与半导体材料之间的接触电阻，同时对电池的环氧粘结层不会造成损害；2)本专利技术的低温、脉冲式、快速局部退火技术，可以实现对包括硅基III
‑
V族叠层太阳电池在内的光电器件的电极进行选择性的局部退火，从而改善了电极的附着性，同时，选择性低温退火方法对粘结层、聚合物基底、以及有机光电材料的损害最小化，该方法可以适用于使用聚合物键合的硅基III
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V族叠层太阳电池、在聚合物基板上形成的各种柔性太阳电池、其他不适宜高温退火的光电器件以及大多数需要低温退火的器件。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的硅基III
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V族叠层太阳电池制备工艺流程图。
[0023]图2为本专利技术的其中一个实施例的低温脉冲式快速退火的工艺温度曲线图。
[0024]图3为本专利技术的其中一个实施例的不同退火循环周期对电极与半导体表面接触电阻的影响曲线图。
[0025]图4为本专利技术的其中一个实施例的退火前后电池电致发光图像。
[0026]图5为本专利技术的其中一个实施例的退火工艺前后电池I
‑
V特性曲线的变化情况图。
具体实施方式
[0027]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说
明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池的电极选择性低温退火方法，其特征在于，所述太阳电池具有金属电极，所述太阳电池包括以下至少之一：(i)电池器件结合到衬底上的聚合物粘合层；(ii)聚合物基材；(iii)难以承受200℃以上高温的太阳电池光吸收材料；所述退火方法包括以下步骤：S1、在氮气保护下，对金属电极及其与半导体的接触界面进行周期性快速升温脉冲式退火，其中，每个周期内的电控脉冲的占空比为1:5，每个周期内的退火温度不超过200℃的温度，每个周期内的加热时间不多于1分钟，每个周期内加热的升温速率不大于5℃/s；S2、测试金属电极与半导体的接触电阻，若该接触电阻不满足预设要求，调整S1步骤中的周期个数、加热时间和升温速率。2.如权利要求1所述的太阳电池的电极选择性低温退火方法，其特征在于：所述太阳电池为硅基III
‑
V族四端叠层太阳电池、HIT叠层太阳电池或聚合物基柔性太阳电池。3.如权利要求1或2所述的太阳电池的电极选择性低温退火方法，其特征在于：在S1步骤中，先制备硅基III
‑
V族叠层太阳电池，再在氮气保护下对电池的金属电极与半导体的接触界面及该金属电极进行周期性快速升温脉冲式退火处理，从而控制退火过程中热量传递和作用的深度范围，实现局部选择性退火的效果。4.如权利要求3所述的太阳电池的电极选择性低温退火方法，其特征在于，所述硅基III
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V族叠层太阳电池的制备步骤包括：生长GaInP/GaAs双结外延层，制备背电极和背面减反射膜，得到砷化镓基底的GaInP/GaAs双结电池结构；通过聚合物将电池粘合转移到玻璃基底上，将电池原先的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赫，张无迪，姜明序，王宇，高鹏，
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：