m厚的第一 Au金属层211作为背反射层。
[0037]三、将GaAs薄膜电池与柔性衬底键合。具体地，参阅图3c和3d，首先采用电子束蒸发工艺在柔性衬底1 (本实施例中柔性衬底1的材料为聚酰亚胺)蒸发300nm厚的第二Au金属层212 ;然后将第一 Au金属层211朝向第二 Au金属层212进行金属键合,使制备于供GaAs衬底39上的GaAs薄膜电池3连接于柔性衬底1上。其中，第一 Au金属层211、第二 Au金属层212以及ΙΤ0金属层22共同组成了第一电极2(也称为背电极)，基于以上，本实施例中Au金属层21的厚度为500nm，ΙΤ0金属层22的厚度为100nm。在另外的一些实施例中，ΙΤ0金属层22的可以选择的厚度为80-120nm，Au金属层21可以选择的厚度为200_1000nm。
[0038]四、GaAs衬底的剥离和转移。具体地，参阅图3e，采用Hcl溶液作为腐蚀液，对外延结构层中的AllnP牺牲层37进行选择性腐蚀，将GaAs衬底39、GaAs缓冲层38以及AllnP牺牲层37从GaAs薄膜电池3上剥离。剥离出的GaAs衬底39可以循环使用于步骤一中外延制备GaAs薄膜电池3。本实施例中，采用A1 InP牺牲层和HCL腐蚀溶液体系，可以获得相对较低的表面均方根粗糙度，从而保证GaAs衬底39不经过化学机械抛光(CMP)工艺而直接重复使用，降低了电池的制作成本。
[0039]五、ΙΤ0电极和金属栅指电极的制备。具体地，参阅图3f和3g，首先，利用ΝΗ40Η、h202和H20的混合溶液(本实施例中三种溶液的体积比为:ΝΗ40Η:Η202:Η20 = 1:1:10)对η-GaAs接触层36进行选择性腐蚀，去除η-GaAs接触层36 ;然后通过光学锻膜工艺在η-GalnP窗口层35上制备ITO电极41，通过优化退火条件，在n_GaInP接触层36和ITO电极41界面之间形成良好的欧姆接触，进一步地，通过结合光刻和电子束蒸发AuGe/Ni/Au (依次蒸发三种金属形成层叠装结构)以及金属剥离等工艺完成η型金属栅指电极42的制备。在另外的一些实施例中，为了使ΙΤΟ电极41与电池之间实现良好的欧姆接触，以减小电池与ΙΤΟ电极41的串联电阻，在对η-GaAs接触层36进行选择性腐蚀时，只需要对η-GaAs接触层36腐蚀减薄其厚度，不需要完全去除。考虑到η-GaAs接触层36的存在会吸收入射光子，因此保留的η-GaAs接触层36较为优选的厚度范围是5_20nm，最为优选的是10nm，这样既可以满足实现ITO电极41与电池之间实现良好的欧姆接触，也尽可能多的减少了光的损失。
[0040]六、抗反膜的制备。如图3h所示，本实施例中，为了提高电池对光子的利用率，利用光学镀膜工艺在电池表面制备了 Ti02/Si02抗反膜5，减小了样品表面的反射率，从而提高光子的利用率。本实施例中，抗反膜5覆盖于第二电极4的ITO电极41并填充于金属栅指电极42之间的空隙，在另外的一些实施例中，抗反膜5也可以进一步的将金属栅指电极42的上部完全覆盖。
[0041]在传统的仅仅使用Au背反射结构中，在进行快速退火工艺时，Au与GaAs之间发生扩散，Au在高温下容易扩散至GaAs内部，造成界面性能的改变，从而致使反射率降低，影响器件性能。而在以上实施例的背反射结构中，首先制备ITO透明电极，对ITO透明电极完成退火工艺之后再蒸发金属Au层，避免了退火对背反射效果的影响，可以使透过薄膜电池有源区而没有被吸收的光子被Au背反射层重新反射回有源区，从而提高了入射光子的的利用率，提高电池的转换效率。并且，以上提供的柔性衬底GaAs薄膜电池的制备方法中，采用倒置外延生长工艺，并通过键合工艺将GaAs薄膜电池连接到柔性衬底上，避免了外延结构层薄膜与柔性衬底粘合时造成外延层的损伤与断裂；另外，与传统的AlAs牺牲层-HF酸腐蚀液相比，本发明提供的方法采用A1 InP牺牲层和HCL腐蚀溶液，可以获得相对较低的表面均方根粗糙度，从而保证GaAs衬底不经过化学机械抛光(CMP)工艺而直接重复使用，降低了电池的制作成本。
[0042]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0043]需要指出的是，以上仅是本发明众多具体应用范例中的颇具代表性的一个实施例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或是等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【主权项】
1.一种柔性衬底GaAs薄膜电池，其特征在于，包括柔性衬底以及依次形成于所述柔性衬底上的第一电极、GaAs薄膜电池和第二电极,所述第一电极包括依次形成于所述柔性衬底上的Au金属层和ITO金属层。2.根据权利要求1所述的柔性衬底GaAs薄膜电池，其特征在于，所述GaAs薄膜电池包括依次连接的p-GaAs型接触层、P-GalnP背场层、GaAs基区、GaAs发射区以及GalnP窗口层，其中，所述P-GaAs型接触层与所述ITO金属层连接。3.根据权利要求1所述的柔性衬底GaAs薄膜电池，其特征在于，所述ITO金属层的厚度为80-120nm ;所述Au金属层的厚度为200-1000nm。4.根据权利要求1所述的柔性衬底GaAs薄膜电池，其特征在于，所述第二电极包括ITO电极以及设置于ITO电极上的金属栅指电极；其中，所述ITO电极与所述GaAs薄膜电池连接，所述金属栅指电极的材料为AuGe/Ni/Au。5.根据权利要求4所述的柔性衬底GaAs薄膜电池，其特征在于，所述ITO电极与所述GaAs薄膜电池还设置有一 η-GaAs型接触层，所述η-GaAs型接触层的厚度为5_20nm。6.权利要求1-5任一所述的柔性衬底GaAs薄膜电池的制备方法，其特征在于，包括步骤: 制作GaAs薄膜电池； 在GaAs薄膜电池的接触层上依次制备ITO金属层以及第一 Au金属层； 在柔性衬底上制备第二 Au金属层； 应用键合工艺，将所述第一 Au金属层朝向所述第二 Au金属层键合结合，使所述GaAs薄膜电池连接于所述柔性衬底上； 应用腐蚀液对所述AllnP牺牲层进行选择性腐蚀，去除所述GaAs衬底； 应用腐蚀液对所述η-GaAs接触层进行选择性腐蚀,去除所述η-GaAs接触层； 在GalnP窗口层上制备ITO电极； 在ITO电极上制备金属栅指电极，获得所述柔性衬底GaAs薄膜电池。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，对所述AllnP牺牲层进行选择性腐蚀的腐蚀液为HC1溶液；对所述η-GaAs接触层进行选择性腐蚀的腐蚀液为ΝΗ40Η、H202和H20的混合溶液。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，应用腐蚀液腐蚀去除的GaAs衬底循环使用于该制备方法中。9.根据权利要求6-8任一所述的制备方法，其特征在于，对所述η-GaAs接触层进行选择性腐蚀至其厚度为5-20nm。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对所述η-GaAs接触层进行选择性腐蚀至其厚度为10nm。
【专利摘要】本发明公开了一种柔性衬底GaAs薄膜电池，该电池包括柔性衬底以及依次形成于所述柔性衬底上的第一电极、GaAs薄膜电池和第二电极，所述第一电极包括依次形成于所述柔性衬底上的Au金属层和ITO金属层。本发明还公开了如上所述电池的制备方法。本发明实施例提供的柔性衬底GaAs薄膜电池的制备方法中，采用倒置外延生长工艺，并通过键合工艺将GaAs薄膜电池连接到柔性衬底上，避免了外延结构层薄膜与柔性衬底粘合时造成外延层的损伤与断裂。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0224, H01L31/0735
【公开号】CN105470317
【申请号】CN201410464974
【发明人】谭明, 陆书龙, 代盼, 吴渊渊, 季莲
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月12日