一种双结薄膜太阳能电池组件的制作方法及其电池组件与流程

文档序号:15676832发布日期:2018-10-16 20:09阅读:267来源:国知局

本发明涉及iii-v族双结薄膜电池领域,更具体地讲,涉及一种双结薄膜太阳能电池组件的制作方法及其电池组件。



背景技术:

1954年世界上首次发现gaas材料具有光伏效应,20世纪60年代,gobat等研制了第1个掺锌gaas太阳能电池,转化率仅为9%~10%,远低于27%的理论值。最早的单结晶体gaas电池的做法和现在的单晶硅做法基本相同,但是作为直接禁带半导体,吸收层厚度只需要几个微米,晶体gaas无疑是巨大的浪费。

20世纪70年代,ibm公司和前苏联ioffe技术物理所等为代表的研究单位,采用lpe(液相外延)技术引入gaalas异质窗口层,降低了gaas(砷化镓)表面的复合速率,使gaas太阳电池的效率达16%。不久,美国的hrl(hughesresearchlab)及spectrolab通过改进lpe技术使得电池的平均效率达到18%,并实现批量生产,开创了高效率砷化镓太阳电池的新时代。

从上世纪80年代后,gaas太阳能电池技术经历了从lpe到mocvd(metal-organicchemicalvapordeposition金属有机化合物化学气相淀积),从同质外延到异质外延,从单结到多结叠层结构,从lm结构到imm结构等几个发展阶段,其发展速度日益加快,效率也不断提高。目前最高效率已达到单结28.8%(altadevices),三结44.4%(sharpimm),四结实验室最高接近50%(fhg-ise)

目前锗衬底的三结gaas电池是研究的重点,双结gaas电池的研究比较少,通常双结电池都采用gaas和ingap作为底电池和顶电的双结电池,用电学和光学低损耗的隧道结连接而成。双结必须要考虑底电池和顶电池的禁带宽度匹配问题,对于am0来说,最佳的禁带宽度是1.23ev和1.97ev,理论效率可以达到35.8%。目前技术上比较可行的是采用晶格匹配的材料从而放宽了对禁带宽度eg的要求,而且由于底电池的禁带宽度是1.42ev,顶电池是1.9ev左右,两者的差值只有0.48ev左右,并且底电池的禁带宽度过大,不能吸收900nm以上波长的光线、最终的是造成底电池的光生电流密度小于顶电池的电流密度,导致二者的光生电流不匹配,会严重降低了电池的内量子效率。

双结gaas电池通常都是gaas作为衬底、gaas和ingap分别作为底电池和顶电池的双结电池,这种双结电池成本比单结gaas电池高,外延的成本几乎是单结的两倍,但效率比单结的稍微高一点,目前单结最高效率28.8%、双结最高效率30.8%,还需要使用大量的铟作为原材料。

另外,双结gaas和gainp的吸收层厚度都比较大,导致电池整体厚度大于10μm。而柔性薄膜电池的厚度一般要求在1-10μm之间,此类双结电池无法实现电池柔性。



技术实现要素:

为了实现双结iii-v族电池的柔性化,降低双结电池的制造成本,提高电池的发电效率,本发明提供了一种双结薄膜太阳能电池组件的制作方法及其电池组件。

为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:

一方面,本发明提供了一种双结薄膜太阳能电池组件的制作方法,所述方法包括如下步骤:

步骤一,在gaas衬底上依次生长gaas缓冲层和牺牲层;

步骤二,在牺牲层表面形成呈外延倒置生长的gaas顶电池;

步骤三,在gaas顶电池上依次生长隧道结n型区、隧道结p型区,并在隧道结p型区上制得呈外延倒置生长的多晶ge底电池,形成双结电池结构;

步骤四,在多晶ge底电池上制作图形化的绝缘层,并在绝缘层上沉积与多晶ge底电池电性连接的背面金属电极层;

步骤五,通过选择性腐蚀牺牲层的方法将gaas衬底与双结电池结构分开;

步骤六,将双结电池翻转,在gaas顶电池上形成图形化的正面金属电极层;

步骤七,将位于绝缘层上方外延生长的双结电池结构分离成多个独立电池单元;

步骤八,在正面金属电极层上及未被正面金属电极层覆盖的gaas顶电池上形成减反射层,并依次切割减反射层、绝缘层和背面金属电极层,将各电池单元彻底分开;

步骤九,将各电池单元连接后置于上下两柔性衬底之间进行封装,制得薄膜电池组件。

所述步骤二中在牺牲层表面形成倒置生长的gaas顶电池,其具体方法是,在牺牲层上依次外延生长p+型的gaas正面接触层、p型的alinp顶窗口层、p型的gaas顶发射极、n型的gaas顶基区、n型的algaas顶背场。

所述步骤三中所述的倒置生长多晶ge底电池为在隧道结p型区上依次外延生长的p型的gainp渐变窗口层、p型的ge底发射极层、n型的ge底基区和n+型的ge背面接触层。

所述步骤四中背面金属电极层的具体制作方法是:在ge背面接触层表面沉积绝缘层;采用印刷和湿法刻蚀方法去除部分绝缘层并露出ge背面接触层;在ge背面接触层及绝缘层上沉积金属电极层,制得背面金属电极层。

所述步骤六中在gaas顶电池上形成图形化的正面金属电极层,其具体方法是:对gaas顶电池的正面接触层进行酸洗;采用蒸镀方法在籽晶层表面沉积正面金属电极层;采用印刷和湿法工艺去除不需要的正面金属电极后形成图形化的正面金属电极层;去除未被正面金属电极层覆盖下的正面接触层,使该部分的窗口层外露。所述步骤九中的通过铜箔将分离后的各电池单元连接,然后置于上下两层塑料薄膜之间,通过层压机封装形成薄膜柔性电池组件。

另一方面,本发明还提供了一种双结薄膜太阳能电池组件,其由多个电池单元连接而成,每个电池单元包括底电池和顶电池,所述底电池为多晶ge底电池,所述顶电池为gaas顶电池,所述底电池各层和顶电池各层呈外延倒置生长结构,所述gaas顶电池至所述多晶ge底电池之间设有隧道结。

所述多晶ge底电池从上向下依次为p型的gainp渐变窗口层、p型的ge底发射极、n型的ge底基区和n+型的ge背面接触层,所述ge背面接触层下表面为图形化的绝缘层,所述图形化的绝缘层和ge背面接触层上沉积有背面金属电极层。

所述的gaas顶电池从上向下依次为p+型的algaas正面接触层、p型的alinp顶窗口层、p型的gaas顶发射极、n型的gaas顶基区和n型的algaas顶背面场;所述隧道结位于所述顶电池和底电池之间,所述n+型的gaas正面接触层上设有正面金属电极层,所述正面金属电极层上及未被所述p+型的algaas正面接触层和正面金属电极层覆盖的所述p型的alinp顶窗口层上均沉积有减反射层。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:

a.本发明采用gaas衬底、多晶ge和gaas作为底电池和顶电池的双结电池,首先多晶ge底电池的禁带宽度是0.65ev,gaas顶电池的禁带宽度是1.42ev,这种组合更有利于分割太阳能光谱,形成比较合理的电流匹配,而且能够进一步吸收波长在900-2000nm范围内的光线,从而提高电池的效率。

b.本发明采用外延倒置生长方式,有利于提高晶体质量,采用mocvd技术一次性生长完成电池结构,能够简化工艺,提高产品的良率。而且用多晶锗作为底电池不需要生长复杂的电池结构,锗本身具有良好的导电性能,有利于电流的传输。

c.多晶锗作为底电池的价格要比gaas作为底电池价格低,整个电池仅有4-5μm厚,这样能够大大降低成本;此外该电池只需要用少量的in作为原材料,可以减少铟这种原材料的限制,可大大降低电池制造成本。

d.本发明采用pecvd设备在电池背面沉积一层绝缘层,该绝缘层能够在后续的激光分离过程中避免正面金属电极层与背面金属电极层接触导致短路的现象;其次能够起到电池背面钝化的作用;再次由于折射率的不同,可以认为该结构构成背面的一个镜面,能够反射部分未被吸收的光线,提高转化效率和产品良率,通过本发明所制得的太阳能电池的太阳能转换效率可达30%。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中

图1是本发明所提供的晶体ge/gaas双结薄膜电池的外延结构示意图。

图2是本发明所提供的晶体ge/gaas双结薄膜电池的结构示意图。

图3是本发明所提供的晶体ge/gaas双结薄膜电池背面结构示意图。

图4是本发明所提供的晶体ge/gaas双结薄膜电池正面结构示意图。

图5是本发明所提供的双结薄膜太阳能电池组件的制作方法框图。

图中:

100:gaas衬底102:缓冲层

104:牺牲层106:正面接触层

108:顶窗口层110:顶发射极

112:顶基区114:顶背面场

116:隧道结p型区118:隧道结n型区

120:渐变窗口层122:底发射极

124:底基区126:背面接触层

105:剥离结构127:双结电池结构

200:绝缘层202:背面金属电极层

300:正面金属电极层400:减反射层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

如图1至图4所示,本发明提供了一种双结薄膜太阳能电池组件,电池组件由多个电池单元连接而成,各电池单元之间可以采用并联和/或串联连接方式,每个电池单元包括底电池和顶电池,底电池上设有图形化的绝缘层200及与底电池电性连接的背面金属电极层202,顶电池上设有图形化的正面金属电极层300,底电池为多晶ge底电池,顶电池为gaas顶电池,顶电池位于底电池上,底电池各层和顶电池各层呈外延倒置生长结构,gaas顶电池至多晶ge底电池之间生长有隧道结;在正面金属电极层300上及未被正面金属电极层300覆盖的顶电池上形成有减反射层400。其中的多晶ge底电池在沿入射光方向,从上到下依次包括p型的gainp渐变窗口层120、p型的ge底发射极122、n型的ge底基区124和n+型的ge背面接触层126,ge背面接触层126下表面为图形化的绝缘层200,图形化的绝缘层200和ge背面接触层126上沉积有背面金属电极层202。

其中的gaas顶电池包括从入射光方向从上到下依次包括外延生长的p+型的algaas正面接触层106、p型的alinp顶窗口层108、p型的gaas顶发射极110、n型的gaas顶基区112和n型的algaas顶背面场114;隧道结生长于n型的algaas顶背面场114表面,正面金属电极层300位于p+型的algaas正面接触层106上,减反射层400设置于正面金属电极层300上及未被正面接触层106和正面金属电极层300覆盖的顶窗口层108上。

下面对双结薄膜太阳能电池组件的制作方法进行详述,如图1和图5所示:

步骤一,在gaas衬底100上依次生长gaas缓冲层102和牺牲层104。

用mocvd等外延设备在gaas衬底100上外延生长倒置gaas/ge双结电池结构。外延反应室的压力一般在50-200torr。

a.先将gaas衬底100的温度升高到700-800℃保持3-5min,然后降温到600-700℃开始生长电池外延结构;

b.在gaas衬底100表面上生长一层25-200nm的gaas缓冲层102;

c.在缓冲层102表面生长10-50nmalas牺牲层104;

步骤二,在牺牲层104表面形成倒置生长gaas顶电池。

a.在alas牺牲层104上生长一层20-200nm的p+型的algaas正面接触层106;

b.在p+型的algaas正面接触层106上生长一层10-50nm的n型的alxin1-xp顶窗口层108;

c.在p型的alxin1-xp顶窗口层108上生长一层500-1500nm的p型的gaas顶发射极110;

d.在p型的gaas顶发射极110上生长一层50-300nm的n型的gaas顶基区112;

e.在p型的gaas顶基区112上生长一层50-200nm的n型的alxga1-xas顶背面场114;

步骤三,在gaas顶电池上依次生长隧道结n型区116、隧道结p型区118,并在隧道结n型区118上制得各层呈倒置生长的多晶ge底电池,制得双结电池结构。

a.在n型的alxga1-xas顶背面场114上生长一层5-20nm的n型的alxga1-xas隧道结p型区116;

b.在n型的alxga1-xas隧道结型区116上生长一层5-20nm的p型的gaas隧道结pn型区118;

c.在p型的gaas隧道结n型区118上生长一层10-30nm的p型的gaxin1-xp渐变窗口层120;

d.降温到330-430℃,在p型的gaxin1-xp渐变窗口层120上生长一层20-60nm的p型的ge底发射极122;

e.在p型的ge底发射极122上生长一层250-750nm的n型的ge底基区124;

f.在p型的ge底基区124上生长一层20-100nm的n+型的ge背面接触层126,降到室温,结束外延生长。

步骤四,在多晶ge底电池上制作图形化的绝缘层200,并在绝缘层200上沉积与多晶ge底电池电性连接的背面金属电极层202。

a.在ge背面接触层126表面沉积50-150nm的sio2或者si3n4绝缘层200;

b.采用印刷加湿法刻蚀的方法,去除部分绝缘层200露出ge背面接触层126;

c.采用物理沉积等方法,在背面整面沉积背面金属电极层202。

步骤五,通过选择性腐蚀牺牲层104的方法将gaas衬底100与双结电池结构分开。

a.正面层压:用光敏粘合剂将塑料薄膜键合到外延片的正面,在紫外的条件下,加热到25-75℃,层压2.5-7.5min;

b.衬底剥离:采用elo技术,采用hf选择性腐蚀牺牲层104,将gaas衬底100和双结电池结构127分开。

步骤六,将双结电池翻转,在gaas顶电池上形成图形化的正面金属电极层300。

a.正面电极:hcl清洗电池正面,采用蒸镀工艺,在正面接触层106表面整面

沉积正面金属电极层300,正面金属电极层的厚度是1-10μm,材料选择铜或者铜镍合金;

b.采用印刷工艺和湿法工艺,去除不需要的正面金属电极层300,形成图形化的正面金属电极层300,蚀刻液为30%fecl3+4%hcl+h2o,常温蚀刻;

c.去除正面接触层:采用湿法刻蚀工艺,将非正面金属电极层覆盖的正面接触层106去除,露出顶窗口层108。

步骤七,将位于绝缘层200上方外延生长的双结电池结构分离成多个独立电池单元。

采用湿法刻蚀工艺,将特定位置的双结电池结构127完全分离,直到晶体ge层。将外延结构分离成若干独立的电池单元,采用不同比例的h3po4和h2o2混合液、hc1和c2h602混合液等腐蚀液,轮流依次腐蚀。

步骤八,在正面金属电极层300上及未被正面金属电极层覆盖的顶电池上形成一层sio2或tio2减反射层400,采用激光切割工艺依次切割减反射层400、绝缘层200和背面金属电极层202,将各电池单元彻底分开。

步骤九,将各电池单元连接后置于上下两柔性衬底之间进行封装,制得薄膜电池组件。

a.各电池单元间连接:去除电池背面的塑料薄膜,将相邻的电池单元用铜箔进行串联和/或并联

b.层压:将串联连接好的各电池单元放置在上下两层塑料之间,采用层压机封装成双结薄膜太阳能电池组件。

实施例1

步骤一,在gaas衬底100上依次生长gaas缓冲层102和牺牲层104。

用mocvd等外延设备在gaas衬底上外延生长双结电池结构,外延反应室的压力76torr。

a.先将gaas衬底100的温度升高到750℃保持3min,用于清洁gaas衬底和形成外延生长的台阶平面。然后降温到600℃开始生长电池外延结构;

b.在n型的gaas衬底100表面上生长一层200nm的gaas缓冲层102;

c.缓冲层102表面生长30nm的alas牺牲层104。

步骤二,在牺牲层104表面形成倒置生长gaas顶电池

a.在alas牺牲层104上生长一层15nm的p+型的gaas正面接触层106,掺杂浓度在1e19左右,选择ccl4作为掺杂剂;

b.在p+型的algaas正面接触层106上生长一层35nm的n型的alxin1-xp顶窗口层108,x≈0.48,掺杂浓度在1e18左右,选择dezn做为掺杂剂;

c.在p型的alxin1-xp顶窗口层108上生长一层600nm的p型的gaas顶发射极110,掺杂浓度在1e17左右,选择ccl4作为掺杂剂;

d.在p型的gaas顶发射极110上生长一层200nm的n型的gaas顶基区112,掺杂浓度在1e17左右,选择sih4作为掺杂剂;

e.在n型的顶gaas基区112上生长一层75nm的n型的alxga1-xas顶背面场114,x≈0.4,掺杂浓度在1e18左右,选择sih4作为掺杂剂。

步骤三,在gaas顶电池上依次生长隧道结n型区116、隧道结p型区118,并在隧道结n型区上制得呈倒置生长的多晶ge底电池,制得双结电池结构。

a.在n型的alxga1-xas顶背面场114上生长一层15nm的n+型的alxga1-xas隧道结116,x≈0.2,掺杂浓度在1e20左右,选择dete(二乙基碲作为掺杂剂;

b.在p+型的alxga1-xas隧道结p型区116上生长一层15nm的n+型的gaas隧道结n型区118,掺杂浓度在2e19左右,选择6ccl4作为掺杂剂;

c.在n+型的gaas隧道结n型区118上生长一层50nm的p型的gaxin1-xp渐变窗口层120,x由0.5渐变到0.46,掺杂浓度在-1e18左右,选择dezn作为掺杂剂;

d.降温到430℃,在p型的gaxin1-xp渐变窗口层120上生长一层60nm的p型的ge底发射极层122,掺杂浓度在-5e17左右,选择ge2h6作为前驱物,tmga作为掺杂剂;

e.在p型的ge底发射极122上生长一层750nm的n型的ge底基区124,掺杂浓度在1e17左右,选择tege作为前驱物,选择ph3(三甲基镓)作为掺杂剂;

f.在n型的ge底基区124上生长一层15nm的n+型的ge背面接触层126,掺杂浓度在1e20左右,选择ge2h6或者tege作为前驱物,或者二者按照一定的比例同时通入到反应室中,选择ph3作为掺杂剂,生长完成后降到室温,结束外延生长。

步骤四,在多晶ge底电池上制作图形化的绝缘层200,并在绝缘层200上沉积与多晶ge底电池电性连接的背面金属电极层202。

a.在ge背面接触层126表面沉积150nm的sio2绝缘层200。采用pecvd工艺,在图2的太阳能电池非受光面沉积多层150nm的sio2绝缘层200。温度450℃,射频功率3000w,nh3/sih4的比为10:1。

b.采用印刷加湿法刻蚀的方法,去除部分形成绝缘层200露出ge背面接触层126,在电池背面形成一些圆形或者方形的孔。清洗电池背面后,在电池背面印刷一层光刻胶,紫外条件下固化,拿出后用去离子水清洗,获得如图3中显示的背面绝缘层结构。

c.采用物理沉积的方法,在背面整面沉底背面金属电极层202。首先采用hcl和h20一定配比的溶液化学快速处理ge背面接触层表面,溶液的配比在1:5,腐蚀时间需要30s左右,化学处理ge背面接触层表面后,采用cvd设备或者溅射设备,在电池背面整面沉积背面金属电极层202,该层可以是铜合金,也可以是不同合金的多层结构。

步骤五,通过选择性腐蚀牺牲层的方法将gaas衬底100与双结电池结构分开。

a.正面层压:用光敏粘合剂将pen(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜键合到外延片的正面,在紫外的条件下,加热到75℃,层压2.5min。

b.衬底剥离:采用elo技术,采用hf选择性腐蚀牺牲层104,将gaas衬底100和双结电池结构127分开。将层压之后的电池浸泡在一定浓度的75℃的hf溶液中8小时,拿出清洗后,采用特制的工具直接将二者分离。

步骤六,将双结电池翻转,在gaas顶电池上形成图形化的正面金属电极层300。

a.采用hcl清洗gaas顶电池的正面接触层106,采用蒸镀工艺,在正面接触层106表面沉积正面金属电极层300,正面金属电极层300的厚度是10μm,材料选择铜。

b.采用光刻工艺和湿法工艺,去除不需要的正面金属电极层300,形成图形化的正面金属电极层300,蚀刻液为30%fecl3+4%hcl+h2o,常温蚀刻。

c.去除正面接触层:采用湿法刻蚀工艺,将非电极覆盖的正面接触层106去除,露出顶窗口层108,并且表面形成顶窗口层108表面制绒结构,蚀刻液为koh和h2o的混合物,常温腐蚀。

步骤七,将位于绝缘层200上方外延生长的双结电池结构分离成多个独立电池单元。

采用湿法刻蚀工艺,将特定位置的双结电池结构127完全分离。直到背面的绝缘层200,将外延结构分离成若干独立的电池单元,采用不同比例的h3po4和h2o2混合液、hc1和c2h602混合液等腐蚀液,轮流依次腐蚀。

步骤八、采用pecvd在电池正面沉积一层sio2或tio2减反射层400。在图2的太阳能电池受光面沉积双层一定厚度的sio2和sinx减反射层。温度450℃,射频功率3000w,nh3/sih4的比为10:1.

采用激光切割工艺,切割减反射层400、背面钝化层200和背面电极层202,以及pet膜,将电池彻底分开,过程中避免发生正背面电极的连接。

步骤九,将各电池单元连接后置于上下两柔性衬底之间进行封装,制得薄膜电池组件。

a.各电池单元间连接:去除电池背面的pet薄膜,将相邻的电池单元用铜箔进行串联和/或并联。

b.层压:将连接好的的各电池单元放置在上下两层pet之间,采用层压机封装成双结薄膜太阳能电池组件。

通过上述方法所制得的双结薄膜太阳能电池组件,其电池的转换效率可达28-31%。

实施例2

步骤一,在gaas衬底100上依次生长gaas缓冲层102和牺牲层104。

用mocvd等外延设备在gaas衬底上外延生长双结电池结构,外延反应室的压力100torr。

a.先将gaas衬底100的温度升高到750℃保持4min,用于清洁gaas衬底和形成外延生长的台阶平面。然后降温到650℃开始生长电池外延结构;

b.在gaas衬底100表面上生长一层50nm的gaas缓冲层102;

c.缓冲层102表面生长20nm的alas牺牲层104。

步骤二,在牺牲层104表面形成倒置生长gaas顶电池

a.在alas牺牲层104上生长一层10nm的p+型的gaas正面接触层106,掺杂浓度在2e19左右,选择ccl4作为掺杂剂;

b.在p+型的gaas正面接触层106上生长一层20nm的p型的alxin1-xp顶窗口层108,x≈0.48,掺杂浓度在-1e18左右,选择dezn做为掺杂剂;

c.在p型的alxin1-xp顶窗口层108上生长一层50nm的p型的gaas顶发射极110,掺杂浓度在5e17左右,选择ccl4作为掺杂剂;

d.在p型的gaas顶发射极110上生长一层1500nm的n型的gaas顶基区112,掺杂浓度在1e17左右,选择sih4作为掺杂剂;

e.在n型的顶gaas基区112上生长一层50nm的n型的alxga1-xas顶背面场114,x≈0.4,掺杂浓度在1e18左右,选择si2h6作为掺杂剂。

步骤三,在gaas顶电池上依次生长隧道结n型区116、隧道结p型区118,并在隧道结p型区上制得呈倒置生长的多晶ge底电池,制得双结电池结构。

a.在n+型的alxga1-xas顶背面场114上生长一层10nm的n+型的alxga1-xas隧道结p型区116,x≈0.3,掺杂浓度在2e19左右,选择dete作为掺杂剂;

b.在n+型的alxga1-xas隧道结n型区116上生长一层10nm的p+型的algaas隧道结n型区118,x≈0.2,掺杂浓度在4e19左右,选择ccl4作为掺杂剂;

c.在p+型的gaas隧道结n型区118上生长一层20nm的p型的gaxin1-xp渐变窗口层120,x由0.5渐变到0.43,掺杂浓度在1e18左右,选择dezn作为掺杂剂;

d.降温到350℃,在p型的gaxin1-xp渐变窗口层120上生长一层40nm的p型的ge底发射极层122,掺杂浓度在2e17左右,选择ge2h6作为前驱物,tmga(三甲基镓)作为掺杂剂;

e.在p型的ge底发射极122上生长一层500nm的p型的ge底基区124,掺杂浓度在1e17左右,选择ge2h6作为前驱物,选择ph3作为掺杂剂;

f.在n型的ge底基区124上生长一层10nm的n+型的ge背面接触层126,掺杂浓度在1e20左右,选择ge2h6或者tege作为前驱物,或者二者按照一定的比例同时通入到反应室中,选择ph3作为掺杂剂,降到室温,结束外延生长。

步骤四,在多晶ge底电池上制作图形化的绝缘层200,并在绝缘层200上沉积与多晶ge底电池电性连接的背面金属电极层202。

a.在ge背面接触层126表面沉积100nm的si3n4绝缘层200。采用pecvd工艺,在图2的太阳能电池非受光面沉积多层100nm厚度的si3n4绝缘层200。温度400℃,射频功率3000w,nh3/sih4的比为8:1。

b.采用光刻加湿法刻蚀的方法,去除部分形成绝缘层200露出ge背面接触层126,在电池背面形成一些方形的孔。清洗电池背面后,在电池背面旋转涂覆一层光刻胶,在120℃下烘烤2min,在光刻设备下曝光后放入显影液中浸泡一段时间后,拿出坚膜烘烤2min后放入到hf和nh4f的腐蚀液中,浸泡20min,拿出后用去离子水清洗,获得如图3中显示的背面绝缘层结构。

c.采用物理沉积的方法,在背面整面沉底背面金属电极层202。首先采用hcl和h20一定配比的溶液化学快速处理ge背面接触层表面,溶液的配比在1:5,腐蚀时间需要30s左右,化学处理ge背面接触层表面后,采用cvd设备或者溅射设备,在电池背面整面沉积背面金属电极层202,该层可以是铜合金。

步骤五,通过选择性腐蚀牺牲层的方法将gaas衬底100与双结电池结构分开。

a.正面层压:用粘合剂将pen(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜键合到外延片的正面。

b.衬底剥离:采用elo技术,采用hf选择性腐蚀牺牲层104,将gaas衬底100和双结电池结构127分开。将层压之后的电池浸泡在一定浓度的50℃的hf溶液中10小时,拿出清洗后,采用特制的工具直接将二者分离。

步骤六,将双结电池翻转,在gaas顶电池上形成图形化的正面金属电极层300。

a.采用hcl清洗gaas顶电池的正面接触层106,先采用化学镀的方式在表面沉积铜的一层籽晶层,然后采用电镀工艺,在正面接触层106表面沉积正面金属电极层300,正面金属电极层300的厚度是5μm,材料选择铜镍合金。

b.采用光刻工艺和湿法工艺,去除不需要的正面金属电极层300,形成图形化的正面金属电极层300,蚀刻液为30%fecl3+4%hcl+h2o,常温蚀刻。

c.去除正面接触层:采用湿法刻蚀工艺,将非电极覆盖的正面接触层106去除,露出顶窗口层108,并且表面形成顶窗口层108表面制绒结构,蚀刻液为koh和h2o的混合物,常温腐蚀。

步骤七,将位于绝缘层200上方外延生长的双结电池结构分离成多个独立电池单元。

采用湿法刻蚀工艺,将特定位置的双结电池结构127完全分离。直到背面的绝缘层200,将外延结构分离成若干独立的电池单元,采用不同比例的h3po4和h2o2混合液、hc1和c2h602混合液等腐蚀液,轮流依次腐蚀。

步骤八、采用pecvd在电池正面沉积一层tio2减反射层400。在图2的太阳能电池受光面沉积双层一定厚度的sio2和sinx减反射层。温度425℃,射频功率3000w,nh3/sih4的比为8:1.

采用激光切割工艺,切割减反射层400、背面钝化层200和背面电极层202,以及pet膜,将电池彻底分开,过程中避免发生正背面电极的连接。

步骤九,将各电池单元连接后置于上下两柔性衬底之间进行封装,制得薄膜电池组件。

a.各电池单元间连接:去除电池背面的pen薄膜,将相邻的电池单元用铜箔进行串联和/或并联。

b.层压:将连接好的的各电池单元放置在上下两层pet之间,采用层压机封装成双结薄膜太阳能电池组件。

通过上述方法所制得的双结薄膜太阳能电池组件,其电池的转换效率可达28-31%。

通过上述方法所制得的双结薄膜太阳能电池组件,其电池的转换效率得到明显提高,与现有的双结薄膜电池组件制作方法所制得的同结构电池组件相比,采用本发明的电池组件制作方法所制得的电池组件,其转换效率可提高28-31%。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明保护的范围之中。

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