一种集成二极管式太阳电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及太阳能电池领域，主要公开了一种集成二极管式太阳电池。该集成二极管式太阳电池包括电池主体，旁路二极管以及位于所述电池主体与所述旁路二极管之间的隔离槽；所述电池主体由下至上依次包括：下电极层，P型Ge衬底，Ge外延层，GaInP外延层，GaAs子电池，GaInP子电池以及上电极层；所述旁路二极管由下至上依次包括：下电极层，P型Ge衬底，Ge外延层，位于所述Ge外延层周边的胶膜以及上电极层；所述隔离槽由下至上包括：下电极层和P型Ge衬底。本实用新型的有益效果是：由于旁路二极管采用Ge外延层的单一PN结结构，所以有效降低其开启电压和热损耗，从而易于其启动并产热少，从而保证本实用新型在工作过程中具有更高的可靠性。
【专利说明】
_种集成二极管式太阳电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳电池领域，尤其是涉及一种集成二极管式太阳电池。
【背景技术】
[0002]目前，在太阳电池中的旁路二极管制造分为分体式和集成式。分体式即旁路二极管与电池分别设计与制造;集成式即旁路二极管与电池主体在同一晶片上共同设计与制造。由于集成式的旁路二极管太阳电池能够简化生产制作的工艺流程，因此太阳电池与旁路二极管相结合的需求会越来越强烈。
[0003]然而，传统的旁路二极管均采用多节结构设计，即旁路二极管保留了太阳电池主体的GalnP/GaAs/Ge多结结构。该结构的旁路二极管具有开启电压高以及串联电阻大的缺点，所以极易造成旁路二极管在工作过程中失效的后果。加之，传统旁路二极管并未对其边缘结进行保护，所以会引起边缘反向漏电情况的发生。
[0004]由此可见，如何研究出一种集成二极管式太阳电池，能够降低旁路二极管的开启电压和热损耗并能够对旁路二极管边缘结进行保护，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种能够降低旁路二极管开启电压和热损耗并且对旁路二极管边缘结具有保护作用的集成二极管式太阳电池。
[0006]本实用新型一种集成二极管式太阳电池包括电池主体，旁路二极管以及位于所述电池主体与所述旁路二极管之间的隔离槽；
[0007]所述电池主体由下至上依次包括:下电极层，P型Ge衬底，N型的Ge外延层，N型的GaInP外延层，GaAs子电池，GaInP子电池以及上电极层；
[0008]所述旁路二极管由下至上依次包括:下电极层，P型Ge衬底，N型的Ge外延层，位于所述Ge外延层周边的胶膜以及上电极层；
[0009]所述隔离槽由下至上包括:下电极层和P型Ge衬底。
[00?0] 进一步地，所述Ge外延层和所述GaInP外延层均为N型重掺杂的外延层。
[0011]进一步地，所述胶膜的材质为聚酰亚胺。
[0012]进一步地，所述下电极层和所述上电极层均为金属复合薄膜层。
[0013I进一步地，所述下电极层由内至外依次为Au、Ge、Ag和Au的复合薄膜层。
[0014]进一步地，所述上电极层由外至内依次为Au、Ag和Au测复合薄膜层。
[0015]进一步地，所述下电极层和所述上电极层的厚度均为3.8-4.2μηι。
[0016]本实用新型一种集成二极管式太阳电池，与现有技术相比具有以下优点:
[0017]第一，首先，该集成二极管式太阳电池中的旁路二极管仅采用P型Ge衬底和N型的Ge外延层这一 PN结即Ge结结构，与传统的由Ge结、GaAs结和GaInP结等多种材料构成的旁路二极管相比其开启电压只有0.3V左右，较传统的旁路二极管2-3V的开启电压而言已经实现大幅缩小，从而提高了所述旁路二极管的灵敏度，使所述旁路二极管更易于导通，从而保护了电池主体;其次，由于该旁路二极管仅含有所述Ge结结构，所以使得其内阻比传统的旁路二极管有明显的减小，这样就使得该旁路二极管产热量降低，又因为在高温条件下二极管容易击穿失效，所以该设计大幅降低了旁路二极管失效几率，从而提高了该集成二极管式太阳电池在使用过程中的可靠性;最后，该旁路二极管的Ge结周围有胶膜覆盖，且所述胶膜以及所述Ge外延层的上表面均覆盖有上电极层，如此便降低了由于光照造成缘边结漏电的发生概率，大幅降低了该旁路二极管在非导通时的漏电流，提高了所述旁路二极管的性能。
[0018]第二，该集成二极管式太阳电池中所述Ge外延层和所述GaInP外延层均为N型重掺杂的外延层。该结构有利于形成内建电场强度更高的Ge结，而且使所述旁路二极管太阳电池内部各层之间的能级更为匹配，利于载流子在所述旁路二极管和所述电池主体内的传输。
[0019]第三，该集成二极管式太阳电池中所述胶膜的材质为聚酰亚胺。由于该材料具有良好的绝缘性能和一定的屏蔽功能，所以可以作为良好的保护层以减少外界环境对所述Ge结的影响，进而优化所述旁路二极管的性能。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型中集成二极管式太阳电池的结构示意图。
[0021]图中的标号分别为:2-A-电池主体，2-B-旁路二极管，2-C-隔离槽，201-P型Ge衬底，202-Ge外延层，203-GaInP外延层，204_GaAs子电池，205_GaInP子电池，206-上电极层，207-胶膜，208-下电极层。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
[0023]如图1所示，一种集成二极管式太阳电池主要包括电池主体2-A，旁路二极管2-B以及位于所述电池主体2-A与所述旁路二极管2-B之间的隔离槽2-C。所述电池主体2-A由下至上依次包括:下电极层208，P型Ge衬底201小型的66外延层202小型的6&11^外延层203，6&八8子电池204，GaInP子电池205以及上电极层206。所述旁路二极管2-B由下至上依次包括:下电极层208，P型Ge衬底201，Ge外延层202，位于所述Ge外延层202周边的胶膜207以及上电极层206。所述隔离槽2-C由下至上包括:下电极层208和P型Ge衬底201。
[0024]之所以这样设计主要在于以下三个方面:首先，所述旁路二极管2-B仅采用P型Ge衬底201和N型的Ge外延层202这一 PN结即Ge结结构，与传统的由Ge结、GaAs结和GaInP结等多种材料构成的旁路二极管相比其开启电压只有0.3V左右，较传统的旁路二极管2-3V的开启电压而言已经实现大幅缩小，从而提高了所述旁路二极管2-B的灵敏度，使所述旁路二极管2-B更易于导通，从而保护了电池主体2-A;其次，由于该旁路二极管2-B仅含有所述Ge结结构，所以使得其内阻比传统的旁路二极管有明显的减小，这样就使得该旁路二极管2-B产热量降低，又因为在高温条件下二极管容易击穿失效，所以该设计大幅降低了所述旁路二极管2-B失效几率，从而提高了所述集成二极管式太阳电池在使用过程中的可靠性;最后，该旁路二极管2-B的Ge结周围有胶膜207覆盖，且所述胶膜207以及所述Ge外延层202的上表面均覆盖有上电极层206，如此便降低了由于光照造成缘边结漏电的发生概率，从而大幅降低了该旁路二极管2-B在非导通时的漏电流，提高了所述旁路二极管2-B的性能。
[0025]此外，所述旁路二极管2-B中的Ge外延层202边缘设计有圆角，这一设计能够使所述胶膜207和所述Ge外延层202之间接触更加良好，而且利于所述上电极层206与所述胶膜207和所述Ge外延层202之间的良好接触，从而进一步提高了所述Ge结结区质量，有效避免所述Ge结结区的边缘发生漏电现象。
[0026]所述Ge外延层202和所述GaInP外延层203均为N型重掺杂的外延层。该结构有利于形成内建电场强度更高的Ge结，而且使所述集成二极管式太阳电池内部各层之间的能级更为匹配，利于载流子在所述旁路二极管2-B和所述电池主体2-A内的传输。
[0027]所述胶膜207的材质为聚酰亚胺。由于该材料具有良好的绝缘性能和一定的屏蔽功能，所以可以作为良好的保护层以减少外界环境对所述Ge结的影响，进而优化所述旁路二极管2-B的性能。
[0028]为了提高所述下电极层208和所述上电极层206的载流子传输速度，所以将电极所述下电极层208和所述上电极层206均设计为金属复合薄膜层。
[0029]处于所述下电极层208和所述上电极层206与所述电池主体2-A和所述旁路二极管2-B其他层之间的能级更为匹配，所以将所述下电极层208由电池主体2-A或是旁路二极管2-B的内侧至外侧依次设为Au、Ge、Ag和Au的复合薄膜。出于同样的考虑，所以将所述上电极层206由电池主体2-A或是旁路二极管2-B的外至内依次设为Au、Ag和Au测复合薄膜层。
[0030]一方面为了使所述上电极层206能够全面覆盖所述旁路二极管2-B中的Ge外延层202，另一方面为了保证所述下电极层208和所述上电极层206均具备良好的载流子传输能力，所以将所述下电极层208和所述上电极层206的厚度均设为3.8-4.2μπι。
[0031]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种集成二极管式太阳电池，其特征在于，包括: 电池主体，旁路二极管以及位于所述电池主体与所述旁路二极管之间的隔离槽； 所述电池主体由下至上依次包括:下电极层(208)，P型Ge衬底(201)，N型的Ge外延层(202)，N型的GaInP外延层(203)，GaAs子电池(204) ,GaInP子电池(205)以及上电极层(206); 所述旁路二极管由下至上依次包括:下电极层(208)，P型Ge衬底(201)，N型的Ge外延层(202)，位于所述Ge外延层(202)周边的胶膜(207)以及上电极层(206); 所述隔离槽由下至上包括:下电极层(208)和P型Ge衬底(201)。2.根据权利要求1所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述Ge外延层(202)和所述GaInP外延层(203)均为N型重掺杂的外延层。3.根据权利要求1所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述胶膜(207)的材质为聚酰亚胺。4.根据权利要求1所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述下电极层(208)和所述上电极层(206)均为金属复合薄膜层。5.根据权利要求4所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述下电极层(208)由内至外依次为Au、Ge、Ag和Au的复合薄膜层。6.根据权利要求4所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述上电极层(206)由外至内依次为Au、Ag和Au的复合薄膜层。7.根据权利要求4所述的集成二极管式太阳电池，其特征在于:所述下电极层(208)和所述上电极层(206)的厚度均为3.8-4.2μπι。
【文档编号】H01L27/142GK205428929SQ201520995101
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月3日
【发明人】梁存宝, 杜永超, 铁剑锐, 王鑫, 孙希鹏
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津恒电空间电源有限公司