本发明涉及半导体器件制作技术领域，尤其涉及一种gaas系多结太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
目前聚光型太阳能电池多采用gaas材料系多结太阳能电池，其聚光倍数随材料性能与工艺技术的进步可达到500x乃至数千倍，而芯片尺寸比传统晶硅材料电池小很多，大大降低了半导体材料耗费。
而因芯片尺寸减小，切割道面积占芯片面积增加，电池边缘周长相比电池芯片面积比例大为提升，由此导致的切割道面积损失对光电转换效率影响较大。
目前工艺采用光刻开槽、采用金刚砂轮刀进行半刀切割，然后采用湿法腐蚀台阶工艺，以减小切割道的面积。
但现有技术采用砂轮刀进行切割的方法，由于切割道较宽导致工艺制程中gaas圆片强度不够，破片率上升；湿法腐蚀过程中，表面光刻胶易软化开裂，导致电池正面损伤。因此，如何提供一种能够降低切割道宽度，且能够保持太阳能电池合格率的制作方法成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种gaas系多结太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中切割道宽度较大，造成的太阳能电池面积损失较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种gaas系多结太阳能电池制作方法，包括：
提供太阳能电池外延片，所述太阳能电池外延片包括相对设置的正面和背面；
在所述正面制作形成正面电极；
采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述正面进行半蚀刻切割，得到半蚀刻切割道；
蒸镀减反射膜，覆盖所述正面；
在所述背面制作形成背面电极；
采用薄刀切割所述背面，切割位置与所述半蚀刻切割道对应，以贯穿所述太阳能电池外延片，形成分离的太阳能电池。
优选地，所述半蚀刻切割道的宽度为20μm-30μm，所述半蚀刻切割道的深度为10μm-20μm，均包括端点值。
优选地，在所述采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述正面进行半蚀刻切割，得到半蚀刻切割道之后，在所述蒸镀减反射膜，覆盖所述正面之前，还包括：
采用射频等离子对所述半蚀刻切割道进行钝化。
优选地，所述采用射频等离子对所述半蚀刻切割道进行钝化，具体包括：
采用hbr、h2s、hcl、sf6、cfx、chxfy、ar、n2中的一种或多种气体，其中，x、y为h、f原子数量，x+y＝4；通过射频放电电离形成等离子体，对所述半蚀刻切割道的侧面进行等离子钝化，形成钝化层。
本发明还提供另外一种gaas系多结太阳能电池制作方法，包括：
提供太阳能电池外延片，所述太阳能电池外延片包括相对设置的正面和背面；
采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述背面进行第一半蚀刻切割，得到第一半蚀刻切割道；
在所述背面制作形成背面电极；
将所述背面电极粘贴到临时基板上；
在所述正面制作形成正面电极；
采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述正面进行第二半蚀刻切割，得到第二半蚀刻切割道，所述第二半蚀刻切割道的位置与所述第一半蚀刻切割道的位置对应；
蒸镀减反射膜，覆盖所述正面；
去除所述临时基板，形成分离的多个太阳能电池。
优选地，在得到所述第一半蚀刻切割道之后还包括：
采用射频等离子对所述第一半蚀刻切割道进行钝化；
在得到所述第二半蚀刻切割道之后还包括：
采用射频等离子对所述第二半蚀刻切割道进行钝化。
优选地，采用射频等离子对所述第一半蚀刻切割道和所述第二半蚀刻切割道进行钝化，具体包括：
采用hbr、h2s、hcl、sf6、cfx、chxfy、ar、n2中的一种或多种气体，其中，x、y为h、f原子数量，x+y＝4；通过射频放电电离形成等离子体，对所述第一半蚀刻切割道和所述第二半蚀刻道的侧面进行等离子钝化，形成钝化层。
优选地，所述第一半蚀刻切割道的深度为所述太阳能电池外延片厚度的一半。
优选地，所述第二半蚀刻切割道的深度小于所述太阳能电池外延片厚度的一半。
优选地，所述去除所述临时基板，形成分离的多个太阳能电池，具体包括：
去除所述临时基板；
采用手撕方式分离相邻的太阳能电池，形成独立的多个太阳能电池。
本发明还提供一种gaas系多结太阳能电池，采用上面任意一项所述的gaas系多结太阳能电池制作方法制作形成。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的gaas系多结太阳能电池制作方法，在太阳能电池外延片上形成半蚀刻切割道采用的工艺为电感耦合等离子体蚀刻工艺，利用感应耦合等离子干法蚀刻gaas聚光太阳能电池切割道，减小切割道面积损失，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种gaas系多结太阳能电池制作方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种gaas系多结太阳能电池的正面电极示意图；
图3-图8为图1所示gaas系多结太阳能电池制作方法对应的工艺流程图；
图9为本发明实施例提供的另一种gaas系多结太阳能电池制作方法流程图；
图10-图19为图9所示gaas系多结太阳能电池制作方法对应的工艺流程图；
图20为本发明实施例提供的一种gaas系多结太阳能电池剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种gaas系多结太阳能电池制作方法，包括：
s101：提供太阳能电池外延片，所述太阳能电池外延片包括相对设置的正面和背面；
本实施例中对所述gaas系多结太阳能电池的结构不做限定，gaas多结太阳能电池可以是gainp/gaas/ingaasp，gainp/gaas，gainp/gainas/ge，gainp/gaas/ingaasp/ingaas等gaas系多结太阳能电池，其中衬底为gaas衬底或ge衬底。
s102：在所述正面制作形成正面电极；
需要说明的是，本实施例中正面电极如图2所示，为梳状金属电极，包括多条间隔均匀的多条次栅极122和主栅线121，其中多条次栅线122的电流均汇聚在两侧主栅线121上。正面栅线的数量越多，占用太阳能电池正面面积越多，对光遮挡越多，因此，本实施例中限定可选的，所述正面电极的占空比为3％-7％，包括端点值。
本实施例中不限定所述正面电极的制作过程，可选的，正面电极的制作过程包括：
采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，采用高纯去离子水冲洗后，采用氨水、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合液或柠檬酸、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合溶液去除表面氧化层，甩干机甩干；
经上胶、前烘、曝光、后烘、显影、冲洗、甩干等步骤光刻正面电极图形；
采用电子束或磁控溅射常温蒸镀正面电极金属，金属结构含有auge(金基加锗二元金属合金)、ni、ti、al、ag、au、tin、pt等一种或多种金属混合薄膜，金属膜层厚度2μm～7μm；
本实施例中采用的光刻胶为负胶，因此采用去胶液、丙酮超声剥离多余金属，去除残余负胶后，形成正面电极。请参见图3，在太阳能电池外延片11的正面形成正面电极12。
本发明实施例中还包括采用rta(快速退热法)工艺，在n2氛围下熔合正面电极，形成欧姆接触，熔合温度优选的300℃～480℃。
s103：采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述正面进行半蚀刻切割，得到半蚀刻切割道；
本发明实施例中采用电感耦合等离子体(icp，inductivecoupledplasma)蚀刻工艺对太阳能电池正面进行半蚀刻切割，得到半蚀刻切割道。本实施例中不限定所述半蚀刻切割道的宽度和深度，可选的，所述半蚀刻切割道的宽度为20μm-30μm，所述半蚀刻切割道的深度为10μm-20μm，均包括端点值。
本实施例中不限定所述icp工艺蚀刻得到半蚀刻切割道的具体过程，可选的，如图4所示，在太阳能电池外延片11的正面形成光刻胶13，以保护太阳能电池芯片的正面，光刻胶13的厚度优选的在8微米～15微米，光刻胶倒角约30°～80°，作为掩膜层以保护icp刻蚀切割道时，太阳能电池芯片的正面电极不被损伤。
选用cl2、bcl3混合气体刻蚀光刻胶未遮挡的部分，形成半蚀刻切割道14，其中，icp工艺的条件为：等离子体腔体气压4mtorr～100mtorr，cl2:bcl3气体体积比例>9:1，cl2的气体流量为50sccm～200sccm，bcl3的气体流量5sccm～20sccm，上电极功率300w～1500w，下电极功率10w～300w；icp刻蚀深度为10μm-20μm，刻蚀宽度20μm-30μm，蚀刻斜坡角度30°～80°。
需要说明的是，现有技术制作工艺中，由砂轮刀划裂切割道造成的切割道损伤，会形成表面悬挂键与环境杂质结合，形成表面复合中心，造成太阳能电池边缘漏电，电池边缘周长相比电池芯片面积比例上升会进一步加剧边缘漏电现象。
为了降低砂轮刀切割对半导体电池芯片有效面积损失的同时，能够对材料表面损伤进行修复。本实施例中在形成半蚀刻切割道14后，还包括：采用射频等离子对所述半蚀刻切割道进行钝化。具体地，可以采用hbr、h2s、hcl、sf6、cfx、chxfy、ar、n2中的一种或多种气体，其中，x，y为h、f原子数量，x+y＝4，属于一种气体系列；通过射频放电电离形成等离子体，对所述半蚀刻切割道的侧面进行等离子钝化，形成钝化层。其中，等离子体腔内的腔体气压8mtorr～200mtorr，上电极功率300w～1500w，下电极功率20w～300w，气体流量为5sccm～100sccm，均包括端点值。
待形成钝化层后，采用去胶液去除表面光刻胶。同时，采用氨水、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合液或柠檬酸、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合溶液去除表面无正面电极部分的盖帽层，避免光的吸收。
本实施例中在蚀刻后通过射频等离子钝化在切割道表面引入其他元素与as或ga原子在表面形成共价键，钝化了表面悬挂键，降低了杂质的扩散，从而改善表面特性并改善边缘漏电现象。
s104：蒸镀减反射膜，覆盖所述正面；
请参见图5，采用电子束蒸镀多层减反射膜15，以降低太阳光的反射。多层减反射膜为tio2、al2o3、sio2、si3n4、sio2、mgf2等材料中的一种或多种，其在150℃～300℃基底温度下沉积减反射膜，并作为钝化膜确保沉积在半蚀刻切割道上。
由于减反射膜覆盖太阳能电池的整个正面，而正面电极上不需要覆盖减反射膜，因此，本实施例中还可以包括去除正面电极上的减反射膜的步骤，请参见图6，本实施例中对此不做详细描述。
s105：在所述背面制作形成背面电极；
请参见图7，蒸镀背面电极16，背面电极16为auge、ni、au、ti、ag、pt、al等金属复合结构，采用rta在o2和n2的氛围下熔合背面电极及减反射膜，高温退火温度为300℃～420℃，o2的气体流量为0.5sccm～4.5sccm，n2的气体流量为2l/min～10l/min，包括端点值。
s106：采用薄刀切割所述背面，切割位置与所述半蚀刻切割道对应，以贯穿所述太阳能电池外延片，形成分离的太阳能电池。
请参见图8，选用切割槽宽10μm～20μm的砂轮薄刀进行器件分离，有效减少切割面积损失。
本发明提供的gaas系多结太阳能电池制作方法，在太阳能电池外延片上形成半蚀刻切割道采用的工艺为电感耦合等离子体蚀刻工艺，利用感应耦合等离子干法蚀刻gaas聚光太阳能电池切割道，减小切割道面积损失，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
另外，本实施例中在形成半蚀刻切割道后，还通过射频等离子体钝化，在切割道表面引入某种元素与as或ga原子在表面形成共价键，钝化了表面悬挂键，降低了杂质的扩散，从而改善表面特性并改善边缘漏电。
本发明其他实施例中还提供另外一种gaas系多结太阳能电池制作方法，如图9所示，包括：
s201：提供太阳能电池外延片，所述太阳能电池外延片包括相对设置的正面和背面；
请参见图10，为本发明实施例提供的gaas多结太阳能电池外延片21，本实施例中对所述gaas系多结太阳能电池的结构不做限定，gaas多结太阳能电池可以是gainp/gaas/ingaasp，gainp/gaas，gainp/gainas/ge，gainp/gaas/ingaasp/ingaas等gaas系多结太阳能电池，其中衬底为gaas衬底或ge衬底。
s202：采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述背面进行第一半蚀刻切割，得到第一半蚀刻切割道；
如图11所示，本发明实施例中采用电感耦合等离子体(icp，inductivecoupledplasma)蚀刻工艺，在太阳能电池外延片21的背面形成第一半蚀刻切割道22，本实施例中不限定所述第一半蚀刻切割道22的深度，可选的，所述第一半蚀刻切割道22的深度为太阳能电池外延片的一半。
s203：在所述背面制作形成背面电极；
如图12所示，在太阳能电池外延片的背面蒸镀金属材料，形成背面电极23，背面电极23为auge、ni、au、ti、ag、pt、al等金属复合结构，采用rta在n2氛围下熔合背面电极，高温退火温度300℃～420℃，n2气体流量为2l/min～10l/min。
s204：将所述背面电极粘贴到临时基板上；
如图13所示，采用耐高温的胶24把太阳能电池外延片背面与临时基板25形成连接，其中，耐高温胶24填充满第一半蚀刻切割道。
本实施例中通过在背面粘贴临时基板25，以方便后续对正面进行切割等其他操作。所述临时基板25对太阳能电池外延片起到临时支撑作用。
s205：在所述正面制作形成正面电极；
需要说明的是，本实施例中正面电极同样可以参见图2，正面为梳状金属电极，包括多条间隔均匀的多条次栅极和主栅线，其中多条次栅线的电流均汇聚在两侧主栅线上。正面栅线的数量越多，占用太阳能电池正面面积越多，对光遮挡越多，因此，本实施例中限定可选的，所述正面电极的占空比为3％-7％，包括端点值。
本实施例中不限定所述正面电极的制作过程，可选的，正面电极的制作过程包括：
采用丙酮、异丙醇、去胶液超声清洗去除表面沾污，采用高纯去离子水冲洗后，采用氨水、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合液或柠檬酸、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合溶液去除表面氧化层，甩干机甩干；
经上胶、前烘、曝光、后烘、显影、冲洗、甩干等步骤光刻正面电极图形；
采用电子束或磁控溅射常温蒸镀正面电极金属，金属结构含有auge、ni、ti、al、ag、au、tin、pt等一种或多种金属混合薄膜，金属膜层厚度2μm～7μm；
采用去胶液、丙酮超声剥离金属，形成正面电极。请参见图14，在太阳能电池外延片21的正面形成正面电极26。
本发明实施例中还包括采用rta(快速退热法)工艺，在n2氛围下熔合正面电极，形成欧姆接触，熔合温度优选的300℃～480℃。
s206：采用电感耦合等离子体蚀刻工艺在所述正面进行第二半蚀刻切割，得到第二半蚀刻切割道，所述第二半蚀刻切割道的位置与所述第一半蚀刻切割道的位置对应；
本发明实施例中采用电感耦合等离子体(icp，inductivecoupledplasma)蚀刻工艺对太阳能电池正面进行半蚀刻切割，得到半蚀刻切割道。本实施例中不限定所述半蚀刻切割道的宽度和深度，可选的，所述半蚀刻切割道的宽度为20μm-30μm，所述半蚀刻切割道的深度为10μm-20μm，均包括端点值。
本实施例中不限定所述icp工艺蚀刻得到半蚀刻切割道的具体过程，可选的，如图15所示，在太阳能电池外延片21的正面形成光刻胶27，以保护太阳能电池芯片的正面，光刻胶27的厚度优选的在8微米～15微米，光刻胶倒角约30°～80°，作为掩膜层以保护icp刻蚀切割道时，太阳能电池芯片的正面电极不被损伤。
选用cl2、bcl3混合气体刻蚀光刻胶未遮挡的部分，形成第二半蚀刻切割道，所述第二半蚀刻切割道的位置与所述第一半蚀刻切割道的位置对应，如图16中的标号28所示，其中，icp工艺的条件为：等离子体腔体气压4mtorr～100mtorr，cl2:bcl3气体体积比例>9:1，cl2的气体流量为50sccm～200sccm，bcl3的气体流量5sccm～20sccm，上电极功率300w～1500w，下电极功率10w～300w；icp刻蚀深度为10μm-20μm，刻蚀宽度20μm-30μm，蚀刻斜坡角度30°～80°。
需要说明的是，现有技术制作工艺中，由砂轮刀划裂切割道造成的切割道损伤，会形成表面悬挂键与环境杂质结合，形成表面复合中心，造成太阳能电池边缘漏电，电池边缘周长相比电池芯片面积比例上升会进一步加剧边缘漏电现象。
为了降低砂轮刀切割对半导体电池芯片有效面积损失的同时，能够对材料表面损伤进行修复。本实施例中在形成第二半蚀刻切割道28后，还包括：采用射频等离子对所述半蚀刻切割道进行钝化。具体地，可以采用hbr、h2s、hcl、sf6、cfx、chxfy、ar、n2中的一种或多种气体，其中，x，y为h、f原子数量，x+y＝4，属于一种气体系列；通过射频放电电离形成等离子体，对所述半蚀刻切割道的侧面进行等离子钝化，形成钝化层。其中，等离子体腔内的腔体气压8mtorr～200mtorr，上电极功率300w～1500w，下电极功率20w～300w，气体流量为5sccm～100sccm，均包括端点值。
待形成钝化层后，采用去胶液去除表面光刻胶。同时，采用氨水、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合液或柠檬酸、水、双氧水＝5：5：1(体积比)的混合溶液去除表面无正面电极部分的盖帽层，避免光的吸收。
本实施例中在蚀刻后通过射频等离子钝化在切割道表面引入其他元素与as或ga原子在表面形成共价键，钝化了表面悬挂键，降低了杂质的扩散，从而改善表面特性并改善边缘漏电现象。
s207：蒸镀减反射膜，覆盖所述正面；
请参见图17，采用电子束蒸镀多层减反射膜29，以降低太阳光的反射。多层减反射膜29为tio2、al2o3、sio2、si3n4、sio2、mgf2等材料中的一种或多种，其在150℃～300℃基底温度下沉积减反射膜，并作为钝化膜确保沉积在半蚀刻切割道上。
s208：去除所述临时基板，形成分离的多个太阳能电池。
如图18所示，通过腐蚀剥离工艺去掉临时基板。
需要说明的是，本实施例中并不限定第二半蚀刻切割道的深度，可选的，第二半蚀刻切割道的深度可以大于或等于太阳能电池外延片的厚度的一半，从而与第一半蚀刻切割道形成贯穿太阳能电池外延片的切割道，当采用腐蚀剥离工艺去掉临时基板后，太阳能电池自动分离为多个独立的太阳能电池芯片。
另外，本实施例中还可以如图18所示，第二半蚀刻切割道的深度小于太阳能电池外延片的厚度的一半。由于上下第一半蚀刻切割道和第二半蚀刻切割道之间只剩很薄的太阳能电池外延片材料，所以能够采用手撕分离太阳能芯片。
本发明实施例中利用等离子感应耦合干法蚀刻gaas聚光太阳能电池切割道，减小切割道面积损失；并且在蚀刻后通过等离子处理在切割道表面引入某种元素与as或ga原子在表面形成共价键，钝化了表面悬挂键，降低了杂质的扩散，从而改善表面特性并改善边缘漏电，提高了光电转换效率。
本发明实施例还提供一种gaas系多结太阳能电池，如图20所示，包括：
太阳能电池外延片21；
位于太阳能电池外延片21背面的背面电极23；
位于太阳能电池外延片21正面的正面电极，所述正面电极包括均匀分布的次栅线262和位于太阳能电池两侧的主栅线261；
以及位于栅线之间区域的减反射膜29。
需要说明的是，本实施例中所述gaas系多结太阳能电池可以采用上面任意一个实施例中的gaas系多结太阳能电池制作方法制作形成。本实施例中对此不做限定。
由于gaas系多结太阳能电池利用等离子感应耦合干法蚀刻gaas聚光太阳能电池切割道，减小切割道面积损失；并且在蚀刻后通过等离子处理在切割道表面引入某种元素与as或ga原子在表面形成共价键，钝化了表面悬挂键，降低了杂质的扩散，从而改善表面特性并改善边缘漏电，提高了光电转换效率。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。