°C，掺杂 浓度为IXIO18-IX102°cm_3,厚度范围为IOnm-IOOnm;
[0073](24)外延生长p型掺杂的Inx (AlyGa1I) ^xAs渐变层，其中0? 01彡X彡0? 6， 0. 4彡y彡0. 9,生长温度为500°C-800 °C，厚度为0. 5-3ym，掺杂浓度为IX1017- IXIO19CnT3;
[0074] (25)外延生长第三结GaAs电池，包括AlxGa^As背场层、GaAs基区、GaAs发射 区、Al xGa^As窗口层，其中0. 1彡X彡0.5,生长温度为500°C -800°C，厚度为3-5 ym，掺杂 浓度为 I X 1017- I X IO19CnT3;
[0075] p型掺杂的AlxGahAs背场层，生长温度为500°C _800°C，厚度为50-200nm，掺杂 浓度为 I X 1017- I X IO19CnT3;
[0076] p型掺杂的GaAs基区，生长温度为500°C _800°C，厚度为3000-4000nm，掺杂浓度 为 IXlO16-IXlO18Cnr3;
[0077] n型掺杂的GaAs发射区，生长温度为500°C _800°C，厚度为50-200nm，掺杂浓度 为 1X1017-IXlO19Cnr3;
[0078] n型掺杂的AlxGahAs窗口层，生长温度为500°C _800°C，厚度为30-100nm，掺杂 浓度为 I X 1017- I X IO19CnT3;
[0079] (26)外延生长第三隧穿结，包括n型的GaInP层和p型的AlxGap xAs层，其中 0. 2彡X彡0. 5,生长温度为500°C -800°C，掺杂浓度为IX IO18-IX IO2tlcnT3，厚度范围为 IOnm-IOOnm ；
[0080] (27)外延生长第四结GaInP电池，包括AlGaInP背场层、GaInP基区、GaInP发 射区、AlInP窗口层，生长温度为500°C -800°C，厚度为0. 5-3 ym，掺杂浓度为IX IO17- I X IO19CnT3;
[0081] p型掺杂的AlGaInP背场层，生长温度为500°C _800°C，厚度为30-100nm，掺杂浓 度为 IX IO17- IX IO19CnT3;
[0082] p型掺杂的GaInP基区，生长温度为500 °C -800 °C，厚度为500-2000nm，掺杂浓度 为 IXlO16-IXlO17Cnr3;
[0083] n型掺杂的GaInP发射区，生长温度为500°C _800°C，厚度为50-200nm，掺杂浓度 为 IXlO17-IXlO19Cnr3;
[0084] n型掺杂的AlInP窗口层，生长温度为500°C _800°C，厚度为30-100nm，掺杂浓度 为 IXlO17-IXlO19CnT30
[0085] (28)外延生长n型掺杂的GaAs帽层，生长温度为500 °C -800 °C，厚度为 100-500nm，掺杂浓度为 I X IO18- I X 1019cm_3。
[0086] 附图2是本发明的基于外延正向失配生长的GaAs四结薄膜太阳能电池与廉价衬 底键合；本发明实施例采用的工艺条件：GaAs四结太阳电池片上旋涂BCB胶的预固化温度 为80-150°C，时间为60-120秒；键合压力为l-5kN;键合腔内的气体为氮气；键合温度为 250-300°C，具体的，本实施例采用键合温度为280°C;温度梯度为：15°C /min升温，3°C /min 降温；键合时间为1-2小时，本发明实施例采用键合时间为1. 5小时。
[0087] 附图3为选择腐蚀衬底剥离工艺，使用HF腐蚀液腐蚀剥离GaAs衬底，HCl = H2O = 1:1腐蚀液腐蚀GalnP，得到去除电池有源层的电池结构，同时剥离下来的GaAs衬底可以通 过化学机械抛光工艺、清洗工艺后重新用来进行太阳电池外延生长。
[0088] 附图4为选择腐蚀衬底剥离工艺后得到的电池结构，粘接到硅衬底示意图，具体 工艺如下：
[0089] (1)对硅片进行清洗、烘干，本实施例选用硅片为p型4英寸硅片，具体依次进行如 下的过程：参考半导体工业标准（硅）湿法清洗工艺（RCA清洗工艺，由美国无线电公司的 W. Kern和D. Puotinen于20世纪60年代提出），并根据我们的实际需要采取所需的清洗工 艺，如表1所示。
[0090] 上述清洗并不是仅仅去除表面的自然氧化层、颗粒杂质、金属离子、有机杂质，而 且包括去除不利于后续工艺步骤的表面状态（亲水性或疏水性）。
[0091] 表1采用的清洗方案
[0092]
[0093]注：SCl(15% NH3. H20+15% H202+70% H20,体积比）
[0094] SC2(15% HC1+15% H202+70% H20,体积比）
[0095] SC3 (浓硫酸：H2O2= 3 :1，体积比）
[0096]DHF (HF: H2O = 1:10，体积比）
[0097] (2)外延正向失配生长的GaAs四结太阳能电池与Si衬底键合，本发明实施例采 用的工艺条件：硅片上旋涂BCB胶的预固化温度为80-150°C，时间为60-120秒；键合压力 为l-5kN ;键合腔内的气体为氮气；键合温度为250-300°C，本发明的实施例采用键合温度 为280°C;温度梯度为：15°C /min升温，3°C /min降温；键合时间为1-2小时，本发明实施例 采用键合时间为1.5小时。
[0098]然后进行附图5所述的BCB胶剥离，去除Si衬底，最终完成本实施例的多结砷化 镓薄膜太阳能电池的制备，因属于现有成熟工艺，本发明对电池电极、减反射膜、划片等制 备过程略去，本步骤采用的具体工艺条件：BCB胶去除液5分钟超声清洗；去离子水5分钟 超声清洗；SC3液5分钟超声清洗；去离子水5分钟超声清洗；其中：SC3液为浓硫酸：H202 =3 :1 (体积比）。
[0099] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种基于外延正向失配生长的多结GaAs薄膜太阳能电池，依次包括GaAs帽层、 In x (AlyGa1-) Js渐变层、第一结InxGahAs电池、第一隧穿结、Inx (AlyGa1-) Js渐变层、第 二结InxGa1Js电池、第二隧穿结、Inx (AlyGa1I) ^As渐变层、第三结GaAs电池、第三隧穿结、 第四结GaInP电池、GaAs帽层，各层之间采用外延正向失配方式生长。2. 根据权利要求1所述的一种基于外延正向失配生长的多结GaAs薄膜太阳能电池， 其特征在于：还包括初始生长在GaAs衬底上的电池有源层，具体包括依次生长的缓冲层、 GaInP腐蚀停止层、本征GaAs层、GaInP腐蚀停止层、第一牺牲层、本征GaAs层、第二牺牲 层、本征GaAs层、第三牺牲层、本征GaAs层、第四牺牲层、本征GaAs层、第五牺牲层、GaInP 腐蚀停止层。3. 根据权利要求2所述的一种基于外延正向失配生长的多结GaAs薄膜太阳能电池的 制备方法，其特征在于：包括如下步骤： 1) 在GaAs衬底上，依次生长权利要求2所述的电池有源层，权利要求1所述的各层； 2) 将步骤1得到的电池，使用BCB胶，在与GaAs衬底相反的方向，与廉价衬底键合； 3) 选择腐蚀衬底剥离工艺将GaAs衬底剥离； 4) 将步骤3得到的太阳能电池的第一结InxGahAs电池方向通过BCB胶键合到硅衬 底； 5) 将BCB胶剥离，得到完整的四结电池。4. 根据权利要求4所述的一种基于外延正向失配生长的多结GaAs薄膜太阳能电池的 制备方法，其特征在于：所述廉价衬底为聚酰亚胺薄膜衬底，金属钼、铜、镍薄膜衬底，PMMA 薄膜衬底，PDMS薄膜衬底，不锈钢薄膜衬底中的一种。
【专利摘要】本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种基于外延正向失配生长的多结GaAs薄膜太阳能电池，包括GaAs帽层、Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层、第一结InxGa1-xAs电池、第一隧穿结、Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层、第二结InxGa1-xAs电池、第二隧穿结、Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层、第三结GaAs电池、第三隧穿结、第四结GaInP电池、GaAs帽层，其制备方法采用正向外延失配生长技术，以及选择腐蚀衬底剥离工艺，剥离下来的GaAs衬底可以通过化学机械抛光工艺、清洗工艺后重新用来进行太阳电池外延生长，实现重复使用，正向外延生长技术使晶格失配交替产生控制的微区缺陷逐步被湮没或向边缘延伸，保证电池良好外延生长，使太阳能电池光电转换效率获得进一步提升。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0735, H01L31/0725
【公开号】CN104993005
【申请号】CN201510271362
【发明人】高鹏, 孙强, 肖志斌, 刘如彬, 薛超, 张启明
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月25日