一种砷化镓／锑化镓太阳电池的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种砷化镓／锑化镓太阳电池的制作方法，包括以下步骤：以砷化镓单晶片为衬底，利用分子束外延（ＭＢＥ）生长技术，在砷化镓衬底上生长子电池吸收层，具体过程包括：Ａ）５８０℃条件下在ＧａＡｓ衬底上生长ＧａＡｓ缓冲层；Ｂ）４５０℃条件下在生长的ＧａＡｓ缓冲层上生长ＧａＳｂ层；Ｃ）在ＧａＡｓ层上制作顶电极，在ＧａＳｂ层上制作背电极；Ｄ）完成电池的制作，进行封装得到成品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。尤其是涉及一种ni-v族半导体材料太阳电池的制作方法。
技术介绍
随着化石能源的枯竭和全球气候变暖的日益加剧，太阳能的利用正受到人们越来 越多的重视。太阳电池是将太阳能转化为电能的核心器件。高效太阳电池在航空航天、空 间探索等方面有着重要的用途。低成本的高效太阳电池的大规模应用可以缓解能源危机， 减少温室气体排放，造福子孙后代。因此，高效太阳电池技术一直是各国特别是发达国家重 点支持的研究领域。 目前空间用高效太阳电池有GaSb/GaAs机械叠层电池、GalnP/GaAs电池等。波 音全资子公司SPECTROLAB生产的GalnP/GaAs/Ge三节太阳电池的效率达到28. 3%，截止 2006年，已经售出了 200万片。GaSb/GaAs机械迭层电池光电转换效率已达37% (AMI. 5)， 是效率较高的化合物半导体太阳电池。专利(申请号200510084937. 2)采用高质量的GaSb 和GaAs单晶片为原材料制作GaSb/GaAs机械迭层电池，但由于其需要高质量的GaSb、GaAs 体材料，故成本高，单位重量功率比大。利用分子束外延、金属有机化学气相淀积和液相外 延等生长技术在砷化镓单晶片上生长GaSb层，并以此材料制作砷化镓/锑化镓太阳电池， 由于材料只包含ni、V族元素，可一次外延得到；GaAs、GaSb、均为直接带隙材料，吸收系数 大，抗辐射能力强，寿命长；材料中各层均为几个微米厚的薄膜，Ga、As、Sb等稀有元素的用 量少，比GaSb/GaAs机械迭层电池成本低。这些都决定了砷化镓/锑化镓材料非常适合制 作高效太阳电池。本专利技术基于以上优点，提供一种新型高效太阳电池的制作方法，可为空间 飞行器提供高性能电源。该技术大大降低了电池成本，对地面用高效光伏发电系统的普及 具有重要意义。
技术实现思路
针对
技术介绍
提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种砷化镓/锑化镓太阳电池 的制作方法。以砷化镓单晶片为衬底，利用分子束外延(MBE)生长技术，在砷化镓衬底上生 长子电池吸收层，具体过程包括A) 58(TC条件下在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；B) 450°C 条件下在生长的GaAs缓冲层上生长GaSb层；C)在GaAs层上制作顶电极，在GaSb层上制 作背电极；D)对器件进行封装，完成电池的制作。用以制作高效太阳电池器件。 本专利技术按以下步骤实施 A)58(TC下，在GaAs单晶片衬底上外延生长GaAs缓冲层； B) 45(TC下，在GaAs缓冲层上外延生长锑化镓GaSb层； C)在GaAs表面制作顶电极，在GaSb层表面制作背电极，完成太阳电池的制作； D)对完成的太阳电池进行封装，得到太阳电池成品。 本专利技术具有以下有益效果 1、材料中各层均为几个微米厚的薄膜，Ga、 As、 Sb等稀有元素的用量少，比GaSb/ GaAs机械迭层电池成本低。 2、本专利技术中GaSb/GaAs材料只包含III、 V族元素，可一次外延得到。 3、 GaAs、 GaSb均为直接带隙材料，吸收系数大，抗辐射能力强，寿命长。附图说明 图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式 实施例 包括如下步骤 (1)将免清洗的NtGaAs单晶片衬底放在分子束外延(MBE)生长室样品架上， 在58(TC条件下高温脱氧，并将GaAs衬底温度升至630°C高温除气，然后将衬底温度降至 580°C ，打开Ga、As源炉快门，进行掺杂的n+-GaAS缓冲层的生长，掺杂浓度为n+3 5 X 1018 ; 分子束外延生长室在n+GaAs层生长前处于真空状态，压力为5X 10—9mbar ;分子束外延生长 室在n+GaAs缓冲层生长过程中，分子束外延生长室压力为5 8X 10—8mbar ;n+GaAs缓冲层 生长厚度为500nm。 (2)关闭Ga、As源炉快门，将单晶片衬底温度降至450°C ，打开Ga、Sb源炉快门，进行p-GaSb层的生长，掺杂浓度为p 1 3X 1018 ;分子束外延生长室在p-GaSb层生长过程中，分子束外延生长室压力为3 5X10—8mbar ;p-GaSb层生长厚度为2950nm ; (3)进行p" 6￡^13层的生长，掺杂浓度为。+ 1 2X1019 ;分子束外延生长室在p+GaSb层生长过程中，分子束外延生长室压力为3 5X10—8mbar ;p+GaSb层生长厚度为50nm ;关闭Ga、 Sb源炉快门，完成p+GaSb层的生长; (4)在N+-GaAs单晶片表面制作顶电极； (5)在p+-GaSb层表面制作背电极； (6)进行封装，得到太阳电池。权利要求，以砷化镓单晶片为衬底，利用分子束外延生长技术，在砷化镓衬底上生长子电池吸收层，制作太阳电池，其特征在于其按以下步骤实施，A)580℃下，在GaAs单晶片衬底上外延生长GaAs缓冲层；B)450℃下，在GaAs缓冲层上外延生长锑化镓GaSb层；C)在GaAs表面制作顶电极，在GaSb层表面制作背电极，完成太阳电池的制作；D)对完成的太阳电池进行封装，得到太阳电池成品。2. 根据权利要求1所述的砷化镓/锑化镓太阳电池的制作方法，其特征在于所述 的在GaAs单晶片衬底上外延生长GaAs缓冲层是将免清洗的N+-GaAs单晶片衬底放在分 子束外延生长室样品架上，在58(TC条件下高温脱氧，并将GaAs衬底温度升至63(TC高温 除气，然后将衬底温度降至580°C ，打开Ga、 As源炉快门，进行掺杂的n+-GaAs缓冲层的生 长，掺杂浓度为n+3 5 X 1018，分子束外延生长室在n+GaAs层生长前处于真空状态，压力 为5X10—、bar，分子束外延生长室在n+GaAs缓冲层生长过程中，分子束外延生长室压力为 5 8X 10—8mbar， n+GaAs缓冲层生长厚度为500nm。3. 根据权利要求1所述的砷化镓/锑化镓太阳电池的制作方法，其特征在于所述的 在GaAs缓冲层上外延生长锑化镓GaSb层是将已生长好GaAs缓冲层的单晶片衬底温度降 至45(TC，打开Ga、Sb源炉快门，进行p-GaSb层的生长，掺杂浓度为p 1 3X 1018 ;分子束 外延生长室在p-GaSb层生长过程中，分子束外延生长室压力为3 5 X 10—8mbar ;p-GaSb层 生长厚度为2950nm ;之后进行p+GaSb层的生长，掺杂浓度为p+l 2X 1019，分子束外延生 长室在p+GaSb层生长过程中，分子束外延生长室压力为3 5X 10—8mbar， p+GaSb层生长厚 度为50nm。4. 根据权利要求l所述的砷化镓/锑化镓太阳电池的制作方法，其特征在于在 N+-GaAs单晶片表面制作顶电极，在p+-GaSb层表面制作背电极。全文摘要本专利技术公开了，包括以下步骤以砷化镓单晶片为衬底，利用分子束外延(MBE)生长技术，在砷化镓衬底上生长子电池吸收层，具体过程包括A)580℃条件下在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；B)450℃条件下在生长的GaAs缓冲层上生长GaSb层；C)在GaAs层上制作顶电极，在GaSb层上制作背电极；D)完成电池的制作，进行封装得到成品。文档编号H01L31/18GK101702413SQ200910095138公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓／锑化镓太阳电池的制作方法，以砷化镓单晶片为衬底，利用分子束外延生长技术，在砷化镓衬底上生长子电池吸收层，制作太阳电池，其特征在于：其按以下步骤实施，Ａ）５８０℃下，在ＧａＡｓ单晶片衬底上外延生长ＧａＡｓ缓冲层；Ｂ）４５０℃下，在ＧａＡｓ缓冲层上外延生长锑化镓ＧａＳｂ层；Ｃ）在ＧａＡｓ表面制作顶电极，在ＧａＳｂ层表面制作背电极，完成太阳电池的制作；Ｄ）对完成的太阳电池进行封装，得到太阳电池成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝瑞亭，杨培志，申兰先，邓书康，涂洁磊，廖华，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]