砷化镓太阳能电池制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种砷化镓太阳能电池制备工艺。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池又称为"太阳能芯片"或"光电池"，是一种利用太阳光直接发电的光电 半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理 学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV)，简称光伏。
[0003] 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光 电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于 萌芽阶段。数据显示2012年，我国太阳能电池继续保持产量和性价比优势，国际竞争力愈 益增强。随着太阳能电池行业的不断发展，内业竞争也在不断加剧，大型太阳能电池企业间 并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的太阳能电池生产企业愈来愈重视对行业市场的 研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的太 阳能电池品牌迅速崛起，逐渐成为太阳能电池行业中的翘楚。
[0004] 目前硅太阳能电池主要应用在地面，而发电转换效率更高的砷化镓太阳能电池主 要应用在空间，它们都是刚性结构的，但是在一些特定场合(如无人机、飞艇、可穿戴电子产 品等领域）需要高效率的柔性的太阳能电池。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种砷化镓太阳能电池制备工艺，通过所述工 艺制备的太阳能电池具有厚度薄，柔性好，散热好，光电转换效率高，牢固可靠的特点。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种砷化镓太阳能电池制备 工艺，其特征在于包括如下步骤： 多结太阳能电池材料的生长：自下而上分别生长衬底层、第一电池结、第一隧道结、第 二电池结、第二隧道结、第三电池结、第N隧道结、第N+1电池结，依次类推以及接触层，电池 结之间通过隧道结进行连通，其中N为大于2的自然数； 正面金属化：通过光刻工艺腐蚀掉金属电极以外的接触层，在腐蚀后的接触层上表面 通过蒸发工艺形成欧姆接触金属层； 正面金属台面腐蚀：通过对欧姆接触金属层进行光刻和腐蚀工艺，形成划片道，划片道 与划片道之间形成分离的金属电极； 减反射膜涂覆：在金属电极之外的上表面形成减反射膜； 衬底减薄：将衬底减薄至所需厚度； 背面金属化：在减薄后的衬底的下表面形成背面金属化层； 背面电镀铜：在背面金属化层的下表面通过电镀工艺形成铜基板层。
[0007] 进一步的技术方案在于：所述制备工艺还包括正面切割工艺：使用切割机沿划片 道进行切割，切割深度以切入铜基板层的5微米-10微米为准，将电池片切割成独立的电 池。
[0008] 进一步的技术方案在于：所述制备工艺还包括引线键合工艺：用键合引线在分离 后的电池上表面的电极上进行串并联工艺。
[0009] 进一步的技术方案在于：所述衬底层使用GaAs或Ge。
[0010] 进一步的技术方案在于：所述电池结从上到下为窗口层、电池结层和阻隔层，所述 窗口层的制作材料为N-In xGau X)P，所述阻隔层的制作材料为P-InxGau Χ)Ρ，0〈χ〈1。
[0011] 进一步的技术方案在于：所述电池结层为两层结构，上层为N-GaAs层，下层为 P-GaAs层；或者，所述电池结层为两层结构，上层为N-InxGa f^1 x)As层，下层为P-InxGaf^1 xjAs 层，0〈χ〈1 ;或者，所述电池结层为两层结构，上层为N-InxGau X)P层，下层为P-InxGau X)P层， 0<χ<1〇
[0012] 进一步的技术方案在于：所述隧道结为两层结构，上层为P++_GaAs层，下层为 N++-GaAs层；或者，所述隧道结为两层结构，上层为P++-AlxGa u x)As层，下层为N++-InxGau X)P 层。
[0013] 进一步的技术方案在于：所述欧姆接触金属层为三层结构，从下到上依次为 AuGeNi层、Ag层和Au层。
[0014] 进一步的技术方案在于：所述减反射膜为两层结构，上层为T1O2层，下层为S i〇2。
[0015] 进一步的技术方案在于：所述背面金属化层为三层金属结构，从上到下依次为Ti 层、Ag层和Au层。
[0016] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用多个GaAs电池结，提高 了光电转换效率，减小了电池的厚度；由于提高了电池的光电转换效率，减小了电池的厚 度，有效降低了电池的重量，大大提高了电池的柔韧性。采用导电性较好的Cu作为基片， 大大的降低了工艺成本，同时也提高了成品率。采用T 1O2和S A材料作为减反射膜，能在 400nm-1200nm波段范围内获得很好的减反射光效果，有效的降低了电池表面的光反射率， 使短路电流的增益达到最高，提高产品的光电转换效率。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例所述太阳能电池的结构示意图； 图2是本发明实施例中金属电极的结构示意图； 图3是本发明实施例中所述太阳能电池表面的反射率图； 其中：1、衬底层2、第一电池结3、第一隧道结4、第二电池结5、第二隧道结6、第三 电池结7、接触层8、欧姆接触金属层9、减反射膜10、背面金属化层11、铜基板层12、窗 口层13、电池结层14、阻隔层。
【具体实施方式】
[0018] 下面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的一部分实施例，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。
[0019] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0020] 本发明公开了一种砷化镓太阳能电池制备工艺，包括如下步骤： 多结太阳能电池材料的生长：自下而上分别生长衬底层1、第一电池结2、第一隧道结 3、第二电池结4、第二隧道结5、第三电池结6、第N隧道结、第N+1电池结，依次类推以及接 触层7,电池结之间通过隧道结进行连通，其中N为大于2的自然数，采用多个GaAs电池结， 提高了光电转换效率，减小了电池的厚度；由于提高了电池的光电转换效率，减小了电池的 厚度，有效降低了电池的重量，大大提高了电池的柔韧性； 正面金属化：通过光刻工艺腐蚀掉金属电极以外的接触层7,在腐蚀后的接触层7上表 面通过蒸发工艺形成欧姆接触金属层8 ; 正面金属台面腐蚀：通过对欧姆接触金属层8进行光刻和腐蚀工艺，形成划片道，划片 道与划片道之间形成分离的金属电极； 减反射膜涂覆：在金属电极之外的上表面形成减反射膜9,减反射膜能在 400nm-1200nm波段范围内获得很好的减反射光效果，有效的降低了电池表面的光反射率， 使短路电流的增益达到最高，提高产品的光电转换效率； 衬底减薄：将衬底1减薄至所需厚度； 背面金属化：在减薄后的衬底1的下表面形成背面金属化层10 ; 背面电镀铜：在背面金属化层10的下表面通过电镀工艺形成铜基板层11，采用导电性 较好的Cu作为基片，大大的降低了工艺成本，同时也提高了成品率。
[0021] (1)本实施例所述的多结太阳能电池材料的生长具体为三结砷化镓太阳能电池 外延片，当然也可以是两结、四结或更多结砷化镓太阳能电池。在本实施例中，选用厚度为 355um±5um的三结砷化镓太阳能外延片。
[0022] 多结太阳能电池材料的生长：自下而上分别生长衬底层1、第一电池结2、第一隧 道结3、第二电池结4、第二隧道结5、第三电池结6、以及接触层7,电池结之间通过隧道结进 行连通。
[0023] 所述电池结从上到下为窗口层12、电池结层13和阻隔层14,所述窗口层12的制 作材料为N-In xGau X)P，所述阻隔层14的制作材料为P-InxGau Χ)Ρ，0〈χ〈1。
[0024] 所述电池结层13为两层结构，上层为N-GaAs层，下层为P-GaAs层；或者，所述电 池结层13为两层结构，上层为N -InxGaf^1 x)As层，下层为P-InxGaf^1 x)As层，0〈χ〈1 ;或者，所述 电池结层13为两层结构，上层为N-InxGau X)P层，下层为P-InxGau X)P层，0〈χ〈1。所述隧道 结为两层结构，上层为P++_GaAs层，下层为N++_GaAs层；或者，所述隧道结为两层结构，上层 为 P++-AlxGau x)As 层，下层为 N++-InxGau X)P 层。