GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法技术

技术编号:7975663 阅读:202 留言:0更新日期:2012-11-16 00:52
本发明专利技术涉及一种GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法,其特点是:包括以下制备过程:⑴进行材料的p+型掺杂;⑵Ge片上注入H+离子;⑶抛光;⑷等离子活化;⑸低温键合;⑹退火;⑺剥离。本发明专利技术通过采用低温键合剥离的技术,在廉价的Si片上形成了Ge薄膜构成了Ge/Si衬底片,大幅减少了Ge用量,降低了电池的成本,减轻了电池的重量;由于将晶格严重失配的材料直接连接起来,晶格失配所产生的大量位错都限制在了键合界面上,不会对其他区域材料的性能造成影响,因此不会影响太阳电池的性能,并且Ge/Si衬底片连接部位的机械强度非常高;实现了低成本高效太阳电池,适用于大规模推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池
,特别是涉及一种。
技术介绍
以GaAs为代表的III - V族太阳电池因其光电转换效率高而倍受青睐。作为太阳电池衬底的Ge由于与GaAs材料的晶格常数接近(它们的晶格失配度为0. 1%),一定的生长条件下,在Ge片上外延生长GaAs材料制成的太阳电池具有很高的性能,因此Ge片上外延生长GaAs材料已成为GaAs太阳电池领域中重要的衬底片。但是由于Ge材料价格较高、重量较大,提高了电池的成本和重量。而Si材料相对于Ge材料来说不仅价格较便宜,而且重量轻,如果能将Ge与Si结合起来作为GaAs太阳电池衬底片,减少Ge的用量,能够降低GaAs太阳电池的生产成本还能够降低电池的重量。基于此,如何将Ge与Si结合起来作为 GaAs太阳电池衬底片,已成为本领域技术人员研究的热点。目前公知的将Ge与Si结合起来的方法是在Si片上直接外延生长Ge材料,但是由于Ge与Si的晶格失配较大,达到4. 18%,造成Ge与Si产生大量的位错,不仅加大了外延生长的难度,最重要的是会造成对太阳电池性能的影响。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种格较便宜、重量轻,制作简单,并且不影响太阳电池性能的。本专利技术包括如下技术方案,其特点是包括以下制备过程⑴进行材料的p+型掺杂在清洗后的Si片和Ge片上分别进行浓度为1018-1019cm_3的p+型掺杂,形成深度为2000-3000nm的Si片p+型掺杂区和Ge片p+型掺杂区;⑵Ge片上注入H+离子在掺杂剂后形成的Ge片p+型掺杂区上,注入能量115_180keV、剂量IO16-IO17Cm'离子束电流80-150 U A’ Ge片p+型掺杂区上形成深度为500_1000nm的Ge片H+离子注入区;(3)抛光对⑴中掺杂后的Si片和⑵中注入H+离子后的Ge片进行抛光前清洗,然后采用化学机械抛光法对Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面进行粗抛、精抛和水抛,再对Si片和Ge片进行抛光后清洗;⑷等离子活化在完成抛光、清洗的Si片p+型掺杂区和Ge片H +离子注入区进行压力为40-50毫托,射频功率为50-100W,采用氩气或氧气作为等离子体,氩气或氧气以流速为50-100sccm,同时轰击30-60秒,对Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区表面进行等离子体活化;(5)低温键合将离子体活化后的Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面作为键合面贴合在一起,置入键合腔;键合腔内压力为0. 5-lMPa、气体为N2,以10-15°C /min的速度升温至300-400°C后,再以3-5°C /min的速度降温至室温,对Si片和Ge片进行1_2小时的键合,形成键合体;(6)退火对键合体进行退火,退火温度350_450°C,时间1_2小时;(7)剥离 采用Smart-Cut技术,将Ge片p+型掺杂区从Ge片H+离子注入区剥离,Ge片H+离子注入区形成Ge膜层与Si片成为一体,制成Ge/Si衬底片;将衬底片表面抛光至平整,完成本专利技术GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备。本专利技术还可以采用如下技术措施在最终制成Ge/Si衬底片的Ge膜层表面,再同质外延一层厚度为200_300nm的p+型Ge材料。所述Si片和Ge片p+型掺杂前的清洗过程如下表所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法,其特征在于:包括以下制备过程:⑴进行材料的p+型掺杂在清洗后的Si片和Ge片上分别进行浓度为1018?1019cm?3的p+型掺杂,形成深度为2000?3000nm的Si片p+型掺杂区和Ge片p+型掺杂区;⑵Ge片上注入H+离子在掺杂剂后形成的Ge片p+型掺杂区上,注入能量115?180keV、剂量1016?1017cm?2、离子束电流80?150μA,Ge片p+型掺杂区上形成深度为500?1000nm的Ge片H+离子注入区;⑶抛光对⑴中掺杂后的Si片和⑵中注入H+离子后的Ge片进行抛光前清洗,然后采用化学机械抛光法对Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面进行粗抛、精抛和水抛,再对Si片和Ge片进行抛光后清洗;⑷等离子活化在完成抛光、清洗的Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区进行压力为40?50毫托,射频功率为50?100W,采用氩气或氧气作为等离子体,氩气或氧气以流速为50?100sccm,同时轰击30?60秒,对Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区表面进行等离子体活化;⑸低温键合将离子体活化后的Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面作为键合面贴合在一起,置入键合腔;键合腔内压力为0.5?1MPa、气体为N2,以10?15℃/min的速度升温至300?400℃后,再以3?5℃/min的速度降温至室温,对Si片和Ge片进行1?2小时的键合,形成键合体;⑹退火对键合体进行退火,退火温度350?450℃,时间1?2小时;⑺剥离采用Smart?Cut技术,将Ge片p+型掺杂区从Ge片H+离子注入区剥离,Ge片H+离子注入区形成Ge膜层与Si片成为一体,制成Ge/Si衬底片;将衬 庹片表面抛光至平整,完成本专利技术GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备。...

【技术特征摘要】
1.GaAs太阳电池用Ge/Si衬底片的制备方法,其特征在于包括以下制备过程 ⑴进行材料的P+型掺杂 在清洗后的Si片和Ge片上分别进行浓度为IO18-IO19cnT3的p+型掺杂,形成深度为2000-3000nm的Si片p+型掺杂区和Ge片p+型掺杂区; ⑵Ge片上注入H+离子 在掺杂剂后形成的Ge片p+型掺杂区上,注入能量115-180keV、剂量1016-1017cm_2、离子束电流80-150 ii A,Ge片p+型掺杂区上形成深度为500_1000nm的Ge片H+离子注入区; ⑶抛光 对⑴中掺杂后的Si片和⑵中注入H+离子后的Ge片进行抛光前清洗,然后采用化学机械抛光法对Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面进行粗抛、精抛和水抛,再对Si片和Ge片进彳T抛光后清洗; ⑷等离子活化 在完成抛光、清洗的Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区进行压力为40-50毫托,射频功率为50-100W,采用氩气或氧气作为等离子体,氩气或氧气以流速为50-100sCCm,同时轰击30-60秒,对Si片p+型掺杂区和Ge片H+离子注入区表面进行等离子体活化; (5)低温键合 将离子体活化后的Si片p+型掺杂区表面和Ge片H+离子注入区表面作为键合面贴合在一起,置入键合腔;键合腔内压力为0. 5-lMPa、气体为N2,以10-15°C /min的速度升温至300-400°C后,再以3-5°C /min的速度降温至室温,对Si片和Ge片进行1_2小时的键合,形成键合体; (6)退火 对键合体进行退火,退火温度350-450°C,时间1-2小时; (7)剥离 采用Smart-...

【专利技术属性】
技术研发人员:高鹏王帅刘如彬康培孙强穆杰
申请(专利权)人:天津蓝天太阳科技有限公司中国电子科技集团公司第十八研究所
类型:发明
国别省市:

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