太阳能电池外延片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域。具体地说，涉及一种太阳能电池外延片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]GaAs太阳能电池技术发展迅速，应用领域从太空应用逐步扩展到地面应用，在便携式能源和消费电子领域市场前景广阔。利用外延剥离技术(EL0技术)制作GaAs太阳能电池，一方面可以将GaAs衬底剥离后重复利用，显著降低产品成本；另一方面，可制作柔性的GaAs太阳能电池，不仅效率比剥离前有所提高，且产品质量更轻并具有柔性，更有利于航空航天和便携式应用等，用途广泛。
[0003]现有技术中利用外延剥离技术制作GaAs太阳能电池的过程一般为:首先，利用外延生长技术制作出具有GaAs衬底、AlGaAs牺牲层和GaAs电池层的太阳能电池外延片；然后，在GaAs电池层上表面设置金属电极，并将设置了金属电极的一侧粘贴(例如用双面胶、光刻胶、腊等)到转移衬底(如很薄的铜片、塑料薄膜等)上；最后，将其整个浸入选择性腐蚀的酸性溶液中，由于酸性溶液对AlGaAs牺牲层的选择性腐蚀(酸性溶液，如氢氟酸对AlGaAs和GaAs的腐蚀选择比很大)，最终使得GaAs衬底与GaAs电池层被分开。衬底被剥离后经过处理可以重复利用，而在剥离下来的GaAs电池结构上进一步制作金属栅极和减反膜等，即可形成GaAs太阳能电池。
[0004]上述利用外延剥离技术制作太阳能电池时，牺牲层是在GaAs衬底上制作的一层连续的、厚度均匀的、且X为确定值的AlxGa1 xAs层。因此，在现有的外延剥离技术工艺中，理想情况下，酸性溶液对牺牲层的腐蚀是从外围逐渐腐蚀到中心的。实际情况下，由于外延生长(沉积)工艺，金属电极制作工艺、粘贴转移衬底时所用的胶体等各方面因素，会在太阳能电池外延片的各处产生不均匀的应力。在剥离过程中，在应力的影响下，酸性溶液对牺牲层的腐蚀呈现出腐蚀速率各处不同的情况。这种情况会导致:1、酸性溶液在部分区域向内部腐蚀较快(酸性溶液沿着该不规则的通道深入内部)，而局部地区腐蚀较慢。腐蚀较快的地区产生的气体容易积累在衬底和GaAs电池层之间不易排出，阻碍了酸性溶液对牺牲层的进一步腐蚀或者说阻碍了酸性溶液向腐蚀化学反应前沿的补充；2、产生的气体不能及时排出，还容易导致气体中所含的氧与GaAs电池层或衬底发生反应，造成电池层损坏(氧和GaAs反应会导致GaAs更容易被酸性溶液腐蚀)或者不易修复的衬底缺陷(对衬底二次利用有影响)；3、气体积累，在内部产生一定的压力，严重的情况会损坏GaAs电池层或者衬底。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中利用外延剥离技术制作太阳能电池时，其牺牲层各处的腐蚀速度不一致且不可控，容易导致电池层和衬底的损坏，从而提出一种牺牲层的腐蚀速度沿一个方向较快而其垂直方向较慢的太阳能电池外延片及其制作方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案:
[0007]—种太阳能电池外延片，包括依次设置的衬底、缓冲层、牺牲层和太阳能电池层，牺牲层至少包括第一牺牲层和第二牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层设置，第二牺牲层紧贴第一牺牲层设置，第一牺牲层的被腐蚀速度大于第二牺牲层的被腐蚀速度；
[0008]在第一牺牲层上分布有多个相互平行的条形凹槽，第二牺牲层上具有多个与条形凹槽紧密配合的条形凸起；和/或，
[0009]在第一牺牲层上分布有多个孔，孔位于相互平行的多条直线上，位于同一直线上的相邻两个孔之间的距离小于0.5毫米，第二牺牲层上具有多个与孔紧密配合的凸起。
[0010]优选地，第一牺牲层的材料为AlxGa1 xAs，第二牺牲层的材料为AlyGa1 yAs，且x>y。
[0011]优选地，第一牺牲层的AlxGa1 xAs材料中x为0.7?1，第二牺牲层的AlyGa1 yAs材料中y为0.6?0.7。
[0012]优选地:
[0013]衬底的对侧具有两个相互平行的切边；
[0014]条形凹槽垂直于衬底的两个切边；
[0015]孔所在的直线垂直于衬底的两个切边。
[0016]优选地，条形凹槽的宽度为0.5?2毫米，孔为圆孔，其内径为0.5?2毫米，相邻两个条形凹槽之间距离为5?20毫米，孔所在的相邻两条平行直线之间的距离为5?20毫米。
[0017]优选地，第一牺牲层和第二牺牲层的总厚度为0.5?8微米，且第一牺牲层和第二牺牲层的厚度比为3?5:1。
[0018]优选地，条形凹槽纵截面为上方开口的方形或梯形或弧形或U形，孔为圆柱形、长方体形、圆锥形、棱锥形、圆台形或棱台形。
[0019]—种太阳能电池外延片的制作方法，包括以下步骤:
[0020]在衬底上外延生长缓冲层；
[0021 ] 在缓冲层上外延生长第一牺牲层；
[0022]在第一牺牲层上制作出多个相互平行的条形凹槽和/或位于相互平行的多条直线上的多个孔，位于同一条直线上的相邻两个孔之间的距离小于0.5毫米；
[0023]在第一牺牲层上外延生长第二牺牲层，第二牺牲层紧贴第一牺牲层，且第二牺牲层上形成与条形凹槽紧密配合的条形凸起和/或与孔紧密配合的凸起，第一牺牲层被腐蚀速度大于第二牺牲层的被腐蚀速度；
[0024]在第二牺牲层上外延生长太阳能电池层制作出太阳能电池外延片。
[0025]优选地，在第一牺牲层上制作出多个相互平行的条形凹槽和/或位于相互平行的多条直线上的多个孔利用的是干法刻蚀工艺、或利用的是光刻和湿法腐蚀工艺，外延生长缓冲层、第一牺牲层、第二牺牲层和太阳能电池层采用的是金属有机化合物化学气相外延技术。
[0026]优选地，第一牺牲层的厚度为0.4?6.4微米，第二牺牲层的厚度为0.1?1.6微米，第一牺牲层和第二牺牲层的总厚度为0.5?8微米，且第一牺牲层和第二牺牲层的厚度比为3?5:1。
[0027]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0028]本发明提供的太阳能电池外延片及其制作方法，通过设置第一牺牲层和第二牺牲层，且第一牺牲层的被腐蚀速度大于第二牺牲层的被腐蚀速度，并在第一牺牲层上设置多个相互平行的条形凹槽、第二牺牲层上相应设置多个条形凸起，或者在第一牺牲层上设置多个位于相互平行的多条直线上的孔，且位于同一条直线上的相邻两个孔之间的距离小于
0.5毫米、在第二牺牲层上相应设置多个凸起，也或同时在第一牺牲层上设置相互平行的多个条形凹槽和位于相互平行的多条直线上的多个孔，且条形凹槽与孔所在的直线平行，使得两层牺牲层沿着条形凹槽方向的被腐蚀速度比较慢而其垂直方向上的被腐蚀速度较快。可以有效抑制选择性腐蚀液以不可预测的方向和不同的速度腐蚀牺牲层的情况出现。方向可控、速度可调的剥离过程有助于腐蚀液向腐蚀反应前沿的补充以减少剥离工艺的时间，还可以防止腐蚀反应所产生的气体与衬底、太阳能电池层反应造成衬底和太阳能电池层的损坏，以及可以防止因气体在衬底和太阳能电池层之间的累积而产生的压力对太阳能电池层和衬底的损坏，从而提尚太阳能电池广品的品质和广线的良品率。
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例1的一种太阳能电池外延片的结构示意图；
[0030]图2是本发明实施例1的第一牺牲层的结构示意图；