一种倒置太阳能电池制作方法技术

本发明专利技术公开了一种倒置太阳能电池制作方法，其步聚包括：提供一生长衬底；（2）在所述生长衬底表面沉积一层SiO2掩膜层，形成图形化衬底；（3）在图形化衬底上外延生长一层牺牲层，所述牺牲层将整个SiO2掩膜图形包围起来；（4）在牺牲层上外延生长一缓冲层；（5）在缓冲层上外延生长倒置太阳能电池的半导体材料层序列；（6）将前述倒置太阳能电池的半导体材料层序列与支撑基板键合；（7）采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉SiO2掩膜层；（8）采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉牺牲层，剥离衬底。本发明专利技术可以更为简单地完成倒置结构多结太阳能电池与衬底的分离，实现衬底的重复利用。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化合物半导体太阳能电池领域，具体涉及，便于实现衬底的多次重复利用。
技术介绍
近些年来，随着聚光光伏技术的发展，GaAs及相关化合物III - V族太阳电池因其高光电转换效率而越来越受到关注。对于本领域技术人员而言，InGaP/GaAs/Ge三结太阳能电池是目前最成熟也是最高效的III-V族化合物半导体多结太阳能电池，该类型太阳能电池的各个子电池的晶格常数基本匹配，且带隙宽度从上而下分别是=InGaP为 1. 86eV, GaAs为 1. 42eV,Ge为、78eV，可以较有效利用太阳光谱，其转换效率(AMI. 5)已高达32% (美国光谱实验室)，而在聚光条件下，其效率为41.6%。另外，Emcore公司专利技术的倒置结构 GalnP/GaAs/InGaAs多结太阳能电池也被认为是一个很有应用前景的电池结构。使用带隙匹配的设计，在AMO，Isun情况下倒置结构GalnP/GaAs/InGaAs多结太阳能电池实现了 32% 的转换效率，高倍聚光条件(500X，AM1. 5)下其转换效率也可以大于40%。在光伏产业中衬底的成本通常占太阳能电池总成本的3(Γ50%，成为太阳能电池价格昂贵的主要因素之一。传统的衬底剥离工艺是单纯利用牺牲层与缓冲层和衬底之间在特定蚀刻液下具有选择性腐蚀的特点，在腐蚀过程中蚀刻液只对牺牲层进行选择性腐蚀，而并不腐蚀缓冲层和衬底，从而达到衬底与电池相分离的目的。由于选择性蚀刻液与牺牲层的接触面积有限，传统衬底剥离工艺中通常需要对电池结构施加一定程度的力，使得腐蚀过程中选择性刻蚀液与牺牲层接触面积能够逐渐增加，然而，由于电池结构材料是脆性的，所施加的力将会对电池结构造成一定程度的损伤，因此难以大规模应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出，可以更为简单地完成倒置结构多结太阳能电池与衬底的分离，实现衬底的重复利用。解决上述问题的技术方案为，其包括如下步骤(1)提供一生长衬底；(2)在所述生长衬底表面沉积一层SiO2掩膜层，形成图形化衬底；(3)在图形化衬底上外延生长一层牺牲层，所述牺牲层将整个SiO2掩膜图形包围起来；(4)在牺牲层上外延生长一缓冲层；(5)在缓冲层上外延生长倒置太阳能电池的半导体材料层序列；(6)将前述倒置太阳能电池的半导体材料层序列与支撑基板键合；(7)采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉SiO2掩膜层；(8)采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉牺牲层，剥离衬底。进一步地，生长衬底的材料为Ge或GaAs。进一步地，所述步骤(2)中形成的SiO2掩膜层的图形为单方向平行，或者纵横交错，或者彼此交叉。进一步地，所述步骤(3)中半导体牺牲层的材料为InGaP或AlGaAs。进一步地，所述步骤(6)中的支撑基板为Si片。进一步地，所述步骤(6)包括如下步骤在倒置太阳能电池的半导体材料层表面沉积一第一金属键合层；提供一 Si外延片作为支撑基板，在其表面形成一层高掺杂(In) GaAs覆盖层；在覆盖层上沉积一第二金属键合层；通过键合工艺将倒置太阳能电池的半导体材料层序列和Si片粘结在一起。进一步地，所述步骤(7)中采用氢氟酸选择性腐蚀掉SiO2掩膜层。进一步地，所述步骤(7)中采用氟化铵选择性腐蚀掉SiO2掩膜层。进一步地，所述步骤(8)中采用盐酸与磷酸体积比1 2作为选择性蚀刻液，蚀刻牺牲层。本专利技术采用SiO2作掩膜层，随后通过湿法蚀刻选择性腐蚀掉SiO2掩膜层使得牺牲层内产生很多孔隙，增加了用于去除牺牲层的选择性蚀刻液与牺牲层的接触面积，提高了牺牲层的腐蚀速率，降低了衬底剥离的难度。本专利技术可以更为简单地完成倒置结构多结太阳能电池与衬底的分离，实现衬底的重复利用，从而降低太阳能电池的生产成本。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1 图7为本专利技术优选实施例一种倒置太阳能电池制作过程的示意图。图8 图10为本专利技术各优选实施例中SiO2掩膜图形的俯视示意图。图中100 图形化衬底；101 生长衬底；102 =SiO2掩膜层；103 牺牲层；104 孔隙；200 =GaAs缓冲层；201 倒置太阳能电池半导体材料层序列；300 支撑基板；301 :p型Si片；302 :p型GaAs覆盖层；303:第一键合金属层；304:第二键合金属层。具体实施例方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。一种倒置太阳能电池的制作方法，主要包括图形化衬底形成工艺、倒置太阳能电池的半导体材料层序列形成工艺，支撑衬底键合工艺，生长衬底剥离工艺。下面结合图1 4图7，进行详细说明。第一步，选择一生长衬底101，该衬底可为Ge衬底或GaAs衬底。在本实施例中，选择GaAs作为生长衬底101。第二步，在生长衬底101上制作SiO2掩膜层102，形成图形化衬底100。其具体工艺如下在GaAs衬底101上使用PECVD沉积一层IOOnm厚的SiO2掩膜层102，使用半导体光刻工艺在SiO2掩膜层102上制作出光刻胶掩膜图形，然后使用湿法蚀刻选择性腐蚀掉SiO2 掩膜层，蚀刻液可使用氢氟酸或氟化铵等。本实施例选择氢氟酸作为蚀刻液，首先选择性腐蚀30秒，接着用去离子水冲洗10分钟，最后经过光刻胶去除工艺，完成在GaAs衬底上形成 SiO2掩膜图形。如图1所示，SiO2掩膜均勻地分布在生长衬底101的表面上，暴露出部分生长衬底的表面。SiO2掩膜的图形可为单方向平行，纵横交错或者彼此交叉。如图8所示， SiO2掩膜102呈单方向平行的图形，图9所示为SiO2掩膜102呈纵横交错的图形，图10所示为SiO2掩膜102呈彼此交叉的图形。第三步，在图形化衬底100上外延生长一层牺牲层103。在本实施例中选择 Gaa5Ina5P作为牺牲层103的材料，其具体工艺如下将图形化GaAs衬底100清洗干净，并装入MOCVD反应室，控制反应室压强300Torr，外延生长速率lA/s，首先在750°C下烘烤10 分钟，接着降温至650°C，运用横向外延生长工艺形成一层Gaa5In0.5P牺牲层103，其厚度为 150nm。如图2所示，Gaa5Ina5P牺牲层103将整个SiO2掩膜层102包围起来。第四步，在牺牲层103上外延形成一层缓冲层200。在本实施例中选择GaAs作为缓冲层200的材料，其具体工艺如下调整MOCVD反应室压强为30ΤΟΠ·，五三族反应源摩尔流量比为40，在Gaa5Ina5P牺牲层103上生长一层GaAs缓冲层200。第五步，在牺牲层103上外延生长倒置太阳能电池的的半导体材料层序列。太阳能电池可为单结或多结，在本实施例中选择倒置三结太阳能电池。如图3所示，运用传统 MOCVD外延工艺继续在GaAs缓冲层200上外延生长Gaa5Ina5PZGaAsZGaa7Ina3As倒置三结太阳能电池的半导体材料层序列201。第六步，准备一支撑基板30本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种倒置太阳能电池制作方法，其包括如下步骤：（１）提供一生长衬底；（２）在所述生长衬底表面沉积一层ＳｉＯ２掩膜层，形成图形化衬底；（３）在图形化衬底上外延生长一层牺牲层，所述牺牲层将整个ＳｉＯ２掩膜图形包围起来；（４）在牺牲层上外延生长一缓冲层；（５）在缓冲层上外延生长倒置太阳能电池的半导体材料层序列；（６）将前述倒置太阳能电池的半导体材料层序列与支撑基板键合；（７）采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉ＳｉＯ２掩膜层；（８）采用湿法蚀刻选择性腐蚀掉牺牲层，剥离衬底。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋明辉，林桂江，吴志浩，王良均，刘建庆，毕京锋，熊伟平，林志东，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：92