激光光伏电池及其制作方法技术

本申请公开了一种激光光伏电池，包括隔离槽，该隔离槽将所述的光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽的内壁表面上依次形成有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层。本发明专利技术还公开了一种激光光伏电池的制作方法。本发明专利技术有效地解决了半绝缘衬底光照下导致的漏电问题，制作的光伏电池具有并联电阻高、漏电小和转换效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光光伏电池，尤其涉及一种基于新型隔离填充工艺的GaAs。
技术介绍
激光供能系统是一个创新的能量传递系统，凭借这个系统，将激光光源发出的光通过光纤输送到激光光伏电池上，可以提供稳定的电源输出。通过光纤传导光转化为电比传统的金属线和同轴电缆电力传输技术有更多的优点，可以应用在需要消除电磁干扰或需要将电子器件与周围环境隔离的情况下，在无线电通信、工业传感器、国防、航空、医药、能源等方向有重要应用。激光光伏电池的工作原理与太阳能电池类似，只是可以获得更高的转换效率，更大的输出电压，能传递更多的能量，光源采用适合光纤传输的790 nm - 850nm波长的激光。GaAs PN结电池可以用于将808 nm的激光能量转换为电能，用作激光供能系统中的激光电池，但是GaAs电池的开路电压只有为I V，不能够直接用于电子器件电路中的电源。早期的激光光伏电池是将GaAs PN结电池生长在半绝缘GaAs衬底上，通过刻蚀隔离沟槽的方式将单位面积的电池芯片进行隔离，再通过引线的方式将几个单结电池单元串联得到高电压输出。由于半绝缘GaAs衬底在光照下电阻明显变小，在光电池工作时的并联电导显著增加，即光电池PN结漏电严重，这使得1-V曲线变形，最终导致光伏电池的填充因子减小和转换效率急剧降低。有鉴于此，有必要提供一种新型的激光光伏电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种，其可有效增大激光光伏电池的并联电阻，增加其转换效率，从而获得高效激光光伏电池。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案: 本申请公开了一种激光光伏电池，包括隔离槽，该隔离槽将所述的光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽的内壁表面上依次形成有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层。作为本专利技术的进一步改进，所述的光伏电池包括依次形成于半绝缘衬底上的N型导电层、P/N结电池、P型窗口层和P型接触层，所述的隔离槽分别贯穿所述P型接触层、P型窗口层、P/N结电池和N型导电层。作为本专利技术的进一步改进，所述的光伏电池还包括位于所述N型导电层和P/N结电池之间的势垒层。作为本专利技术的进一步改进，所述势垒层为N型的AlGaAs((Al)GaInP)。作为本专利技术的进一步改进，所述的半绝缘衬底、N型导电层、以及P型接触层的材料均为GaAs，所述P/N结电池为GaAs电池，所述P型窗口层的材料为AlxGai_xAs (x彡0.2)或 Ga0.51 In0.49P。作为本专利技术的进一步改进，所述介质膜层的材质为SiN或Si02。作为本专利技术的进一步改进，所述聚酰亚胺层的表面被所述的介质膜层完全覆盖，所述的金属遮光层与所述的接触层之间绝缘。本申请还公开了一种激光光伏电池的制作方法，包括: (1)在半绝缘衬底上生长N型导电层； (2)在上述N型导电层上生长势垒层；· (3)在上述势垒层上依次生长N型吸收层和P型吸收层形成P/N结电池； (4)在上述P/N结电池上生长P型窗口层； (5)在上述P型窗口层上生长P型接触层用作欧姆接触； (6)依次刻蚀P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、势垒层、N型导电层直至露出半绝缘衬底或部分刻蚀半绝缘衬底以形成隔离槽； (7)在隔离槽中依次采用聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层形成的三层结构对隔离槽底部及其侧壁进行覆盖； (8)制备正电极、负电极、减反射层以及电极引线，获得目标产品。作为本专利技术的进一步改进，所述导电层为N型掺杂浓度IXlO18 cm-3以上的GaAs导电层；所述势垒层为掺杂浓度IXlO18 cm_3以上的N型AlGaAs ((Al)GaInP)势垒层；所述P型窗口层为掺杂浓度在I X IO18 cm_3以上的窗口层；所述P型接触层为掺杂浓度在2 X IO18cm以上的GaAs接触层。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(8)中，依次刻蚀P型接触层、P型窗口层、P/N结电池、N型势垒层，直至露出N型导电层以形成负电极窗口，而后再经该负电极窗口于N型导电层上制备负电极，在P型接触层上制备正电极。优选的，正电极、负电极是通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射分别在P型接触层和N型导电层上沉积一层或多层金属并退火形成欧姆接触而制成的。正、负电极通过金属压焊或蒸镀金属的方式实现光伏电池中各单元电池的串联。优选的，减反射层是通过化学气相淀积技术或镀膜机制备的ZnSe/MgF或TiO2/SiO2减反射膜。作为一种可选用的实施方式，该光伏电池中的各层是采用MOCVD或MBE方法生长形成的，其中MOCVD的N型掺杂原子为S1、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C ；MBE的N型掺杂原子为S1、Se、S或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。优选的，所述步骤(7)中，是首先采用聚酰亚胺层对隔离沟槽进行填充，使隔离沟槽底部及侧壁被填充平坦化，解决陡峭台面问题，且覆盖隔离槽边缘部分电池接触层的表面；采用SiN层对隔离沟槽底部及其侧壁处的聚酰亚胺层进行覆盖，且SiN层的面积大于聚酰亚胺层的面积；采用金属遮光层Au对隔离沟槽处的SiN层进行覆盖，金属遮光层的面积小于SiN层的面积，且不与接触层连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: 1.本专利技术设计的激光光伏电池通过几个电池单元的串联可产生高达数伏的输出电压。2、通过对隔离槽旋涂聚酰亚胺层能很好的覆盖隔离槽，介质膜能够解决因聚酰亚胺层加热固化后产生的缝隙问题，重新填充，金属膜能够起到遮光的作用，通过此方法可以很好的解决衬底漏电的问题，提高电池的性能。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术具体实施例中激光光伏电池基体09的剖面 图2所示为本专利技术具体实施例中激光光伏电池隔离槽的剖面 图3所示为本专利技术具体实施例中隔离槽涂覆有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层的激光光伏电池的剖面 图4所示为本专利技术具体实施例中激光光伏电池的剖面 图5所示为本专利技术具体实施例中激光光伏电池的俯视图。具体实施例方式考虑到现有技术中的诸多不足，如何提高并联电阻、减小串联电阻、增加激光电池的转换效率，并解决相应的生产技术具有重大意义。为解决上述问题，我们提出采用聚酰亚胺层、介质膜SiN层和金属遮光层Au的三层结构进行隔离，降低电池PN结的并联电导，从而提高光伏电池的转换效率。具体地，本专利技术实施例公开了一种激光光伏电池，包括隔离槽，该隔离槽将所述的光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽的内壁表面上依次形成有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层。聚酰亚胺为耐高温耐腐蚀的高分子材料，主要作用为以液体形式旋涂，能很好的覆盖；介质膜层为SiO2或SiN等，作用为因聚酰亚胺需液态旋涂后进行加热固化，固化的过程中可能导致裂缝，裂缝的地方如果直接覆盖金属会导致漏电，所以应用介质膜覆盖；金属遮光层选用Au，Ag，Al等只要能实现遮光的金属就可以，因为聚酰亚胺和介质膜不能够完全遮光，所以应用金属遮光。本专利技术实施例还公开了一种激光光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光光伏电池，包括隔离槽，该隔离槽将所述的光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，其特征在于：所述的隔离槽的内壁表面上依次形成有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春雨，董建荣，于淑珍，赵勇明，李奎龙，孙玉润，曾徐路，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：