本發(fā)明涉及一種太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域,更具體地講涉及一種太陽能電池片及由其串聯(lián)連接的太陽能電池組,本發(fā)明還涉及太陽能電池片的制備方法。
背景技術(shù):
太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能量來源。據(jù)估算,一年之中投射到地球的太陽能,其能量相當(dāng)于137萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的熱量,大約為目前全球一年內(nèi)利用各種能源所產(chǎn)生能量的兩萬多倍。在我國,約有2/3的地區(qū)可以較好利用太陽能資源,并且太陽能發(fā)電不受地域的限制,可以實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)模塊化,安裝在靠近電力消耗的地方,并可在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū),降低輸電和配電成本,增加供電設(shè)施的可靠性。目前,薄膜太陽能電池由于光吸收層用料少,其內(nèi)在材料特性只需幾個(gè)微米就可以將太陽光能有效地轉(zhuǎn)換成電能。
半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)太陽能電池是由兩種能帶結(jié)構(gòu)不相同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成,在接觸面上能帶發(fā)生彎曲或突變,從而形成內(nèi)建電場,為光生伏特效應(yīng)在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的載流子的分離提供了條件。因半導(dǎo)體材料種類繁多,所以構(gòu)成異質(zhì)結(jié)太陽能電池的材料也有多種選擇。目前,半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)太陽能電池中主要包括非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)電池,InGaP/GaAs異質(zhì)結(jié)電池,CdS/CdTe異質(zhì)結(jié)電池,有機(jī)體異質(zhì)結(jié),AlGaAs/GaAs異質(zhì)結(jié)電池等。由于利用HF酸實(shí)現(xiàn)的外延層剝離技術(shù)(ELO)應(yīng)用于GaAs外延層與基底的分離,而n型摻雜基極層與p+型摻雜發(fā)射極層的接觸產(chǎn)生p-n層。當(dāng)光在p-n層附近被吸收以產(chǎn)生電子空穴對時(shí),在異質(zhì)結(jié)內(nèi) 建電場可使空穴移動至p+型摻雜側(cè)且使電子移動至n型摻雜側(cè)。光生載流子的位移導(dǎo)致p+型摻雜側(cè)與n型摻雜側(cè)間形成電勢差,形成光生伏特效應(yīng)。砷化鎵GaAs薄膜太陽能電池是目前的薄膜電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的電池,且具有質(zhì)量輕、可柔性化等特點(diǎn),具有極其廣泛的應(yīng)用前景,因其具有效率高的特點(diǎn),同比條件下可在較少受光面積下具有高的輸出功率,可應(yīng)用于消費(fèi)類電池產(chǎn)品。
目前,主要采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在GaAs基片上沉積電池層形成光伏器件,然后采用外延層剝離技術(shù)(ELO)將電池層剝離,并將數(shù)個(gè)光伏器件的N型電極觸點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)及P+型電極觸點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián),形成具有較高電流輸出的光電轉(zhuǎn)換模塊,或者將N型觸點(diǎn)與P型觸點(diǎn)互聯(lián),形成具有較高輸出電壓的光電轉(zhuǎn)換模塊。但在背接觸式GaAs電池的制備過程中,需要采用干法或濕法刻蝕的方法,各向異性刻蝕出具有圓柱形凹槽進(jìn)而制備觸點(diǎn)。由于圓柱形凹槽側(cè)立面與電池垂直,使其在后續(xù)鈍化層制備過程中,不利于鈍化物沉積附著于圓柱形凹槽側(cè)立面,從而容易產(chǎn)生孔洞、側(cè)立面附著鈍化層厚度過薄且不均勻等問題,容易造成電極觸電制備過程中造成正負(fù)極的短路問題;同時(shí),為達(dá)到適合的圓柱形側(cè)立面鈍化層的厚度,需要更長的時(shí)間進(jìn)行電池表面鈍化,增加了工藝時(shí)間及原材料的使用量;同時(shí),過多暴露GaAs材料層導(dǎo)致暗電流的增加,而為了避免基極電極與P型AlGaAs接觸,需要較大的基極電極凹槽,這導(dǎo)致暗電流的進(jìn)一步增加。因此,需要較小的基極電極凹槽,而較小的電極凹槽導(dǎo)致了凹槽側(cè)壁鈍化層的制備難度及基極電極的制備難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為此,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有太陽能電池的N型觸點(diǎn)為圓柱形導(dǎo)致側(cè)立面鈍化層形成困難的問題,進(jìn)而提供一種太陽能電池片及由這種太陽能電池片串聯(lián)連接的太陽能電池組,其通過改變太陽能電池片的N型觸點(diǎn)形狀解決了側(cè)立面鈍化層難以形成的問題,降低了工 藝難度,減少了鈍化材料的使用。
所采用技術(shù)方案如下所述:
一種太陽能電池片,包括堆疊設(shè)置的窗口層、基極層、發(fā)射極層和鈍化層,所述太陽能電池片上設(shè)有間隔設(shè)置的N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列,所述N型觸點(diǎn)貫穿所述發(fā)射極層和鈍化層,所述P型觸點(diǎn)貫穿所述鈍化層;
所述太陽能電池片還包括設(shè)置在所述發(fā)射極層和鈍化層之間的界面層,所述述N型觸點(diǎn)貫穿所述發(fā)射極層、界面層和鈍化層使所述基極層裸露,所述P型觸點(diǎn)貫穿所述鈍化層使所述界面層裸露。
所述N型觸點(diǎn)開口端的橫截面積大于其底部橫截面積。
優(yōu)選地所述N型觸點(diǎn)為倒圓臺型。
所述N型觸點(diǎn)的側(cè)壁與水平面的夾角銳角α為:5°≤α≤85°。
所述N型觸點(diǎn)側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有由所述鈍化層延伸形成的側(cè)壁鈍化層。
相鄰N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列構(gòu)成觸點(diǎn)陣列組,所述觸點(diǎn)陣列組的數(shù)量為偶數(shù),設(shè)置在所述太陽能電池片中心線一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列分別與另一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)陣列和N型觸點(diǎn)陣列呈鏡像排布。
相鄰N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列構(gòu)成觸點(diǎn)陣列組,所述觸點(diǎn)陣列組的數(shù)量為奇數(shù),設(shè)置在中間觸點(diǎn)陣列組中心線一側(cè)的N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列分別與另一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)陣列和N型觸點(diǎn)陣列呈鏡像排布。
所述N型觸點(diǎn)陣列和所述P型觸點(diǎn)陣列等間距設(shè)置。
所述的太陽能電池片為砷化鎵薄膜太陽能電池。
所述太陽能電池片還包括設(shè)置在所述窗口層遠(yuǎn)離所述基極層一側(cè)的 抗反射涂層。
一種串聯(lián)連接的太陽能電池組件,包括至少兩個(gè)所述的太陽能電池片,相鄰所述太陽能電池片對應(yīng)位置的N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列電導(dǎo)通形成串聯(lián)連接。
相鄰所述太陽能電池片對應(yīng)位置的N型觸點(diǎn)陣列和P型觸點(diǎn)陣列通過電極連接線電導(dǎo)通形成串聯(lián)連接。
每一所述太陽能電池片和與其相鄰的太陽能電池片呈逆向平行設(shè)置。
其中逆向平行設(shè)置是指所述太陽能電池片的相鄰太陽能電池片是經(jīng)由所述太陽能電池片旋轉(zhuǎn)180°得到的,該二者可以是兩端對齊,也可以是非兩端對齊。
所述太陽能電池片的N型觸點(diǎn)陣列和與其相鄰的太陽能電池片的P型觸點(diǎn)陣列通過電極連接線電導(dǎo)通,P型觸點(diǎn)陣列與和其相鄰的太陽能電池片的N型觸點(diǎn)陣列通過電極連接線電導(dǎo)通。
一種太陽能電池片的制備方法,包括下述步驟:
S1、在基底上依次制備緩沖層、緩釋層、窗口層、基極層、發(fā)射極層和界面層;
S2、刻蝕形成貫穿所述界面層和發(fā)射極層的數(shù)個(gè)呈陣列分布的倒圓臺型凹槽,所述倒圓臺型凹槽的底部為基極層,所述倒圓臺型凹槽的側(cè)壁與水平面的夾角銳角α為:5°≤α≤85°;
S3、在步驟S2基礎(chǔ)上制備鈍化層,利用掩膜工藝掩蓋在倒圓臺型凹槽內(nèi)部預(yù)留N型觸點(diǎn)的位置,從而在界面層上方形成鈍化層并在倒圓臺型凹槽側(cè)壁形成側(cè)壁鈍化層,所述側(cè)壁鈍化層和所述基極層間形成倒圓臺型基極電極凹槽;
S4、刻蝕形成貫穿所述鈍化層的數(shù)個(gè)呈陣列分布的發(fā)射極電極凹 槽,發(fā)射極電極凹槽底部為界面層;
S5、在所述倒圓臺型基極電極凹槽內(nèi)部制備N型觸點(diǎn);在所述發(fā)射極電極凹槽內(nèi)部制備P型觸點(diǎn);
S6、剝離去除基底、緩沖層和緩釋層,即得所述太陽能電池片。
優(yōu)選地所述的步驟S2為:采用干法刻蝕或者濕法各向同性刻蝕的方法刻蝕倒圓臺型凹槽;
所述的步驟S4為:采用干法刻蝕或者濕法刻蝕的方法刻蝕發(fā)射極電極凹槽;
所述的步驟S6為:剝離去除基底、緩沖層和緩釋層后,在窗口層遠(yuǎn)離所述基極層的一側(cè)制備抗反射涂層。
可替代的所述的步驟S3為:在界面層上方形成鈍化層并在倒圓臺型凹槽側(cè)壁形成側(cè)壁鈍化層,然后經(jīng)刻蝕工藝刻蝕去除倒圓臺型凹槽底部的鈍化層,暴露出基極層以用于基極電極的制備,所述側(cè)壁鈍化層和所述基極層間形成倒圓臺型基極電極凹槽。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明的目的是提供一種新型太陽能電池片,通過在太陽能電池片上設(shè)有間隔設(shè)置的P型觸點(diǎn)陣列和N型觸點(diǎn)陣列,所述N型觸點(diǎn)為倒圓臺型,所述N型觸點(diǎn)的側(cè)壁與水平面的夾角銳角α為:5°≤α≤85°。因采用倒圓臺形的凹槽側(cè)面與及基層具有一定的傾角,可顯著降低側(cè)壁鈍化層的制備難度,同時(shí),由此制備的倒圓臺型的基極電極,可減少因基極電極凹槽的制備造成的表面缺陷增加,降低電池的暗電流,并提高電池的效率。
進(jìn)一步地,本發(fā)明所述的太陽能電池片具有相同的結(jié)構(gòu),在連接時(shí)將太陽能電池片的電極觸點(diǎn)(P型觸點(diǎn))與其緊鄰的太陽能電池片異型觸點(diǎn)(N型觸點(diǎn))進(jìn)行連接,其N型觸點(diǎn)與其緊鄰的太陽能電池片異 型觸點(diǎn)(P型觸點(diǎn))進(jìn)行連接,從而形成數(shù)個(gè)GaAs光伏器件的串聯(lián)連接,通過此種制作方法避免了制備兩種類型電極觸點(diǎn)布局的GaAs光伏器件單元,具有結(jié)構(gòu)簡單且易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
附圖說明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解,下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖,對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明,其中
圖1是本發(fā)明提供太陽能電池片的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是圖1的I部局部放大示意圖;
圖3是圖1的II部局部放大示意圖;
圖4是太陽能電池片的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是太陽能電池片另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是太陽能電池組件擺放方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7是圖6的A-A截面圖;
圖8是圖7的I部局部放大示意圖;
圖9是圖7的II部局部放大示意圖;
圖10是太陽能電池片制備過程示意圖;
圖中:1-基底;2-緩沖層;3-緩釋層;4-窗口層;5-基極層;6-發(fā)射極層;7-界面層;8-鈍化層;10-側(cè)壁鈍化層;12-N型觸點(diǎn);13-P型觸點(diǎn);14-電極連接線;15-抗反射涂層。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
如圖1-3所示,本發(fā)明的太陽能電池,包括窗口層4、基極層5、發(fā)射極層6和鈍化層8,所述太陽能電池片上設(shè)有間隔設(shè)置的N型觸點(diǎn) 12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列,所述N型觸點(diǎn)12貫穿所述發(fā)射極層6和鈍化層8,所述P型觸點(diǎn)13貫穿所述鈍化層8。
作為另一實(shí)施方式,所述太陽能電池片還包括設(shè)置在所述發(fā)射極層6和鈍化層8之間的界面層7,所述N型觸點(diǎn)12貫穿所述發(fā)射極層6、界面層7和鈍化層8使所述基極層5裸露,所述P型觸點(diǎn)13貫穿所述鈍化層8使所述界面層7裸露。
所述N型觸點(diǎn)12開口端的橫截面積大于其底部橫截面積,優(yōu)選為倒圓臺型;所述N型觸點(diǎn)12的側(cè)壁與水平面的夾角銳角α為:5°≤α≤85°。所述N型觸點(diǎn)12側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有由所述鈍化層8延伸形成的側(cè)壁鈍化層10。
進(jìn)一步地,如圖4所示,相鄰N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列構(gòu)成觸點(diǎn)陣列組(圖中虛線框內(nèi)所示),所述觸點(diǎn)陣列組的數(shù)量可以為偶數(shù)也可以為奇數(shù)。圖4所述的觸點(diǎn)陣列組為偶數(shù),設(shè)置在所述太陽能電池片中心線一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列分別與另一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布。具體地,圖4中的太陽能電池片中心線是指第二觸點(diǎn)陣列組和第三觸點(diǎn)陣列組之間的虛線,所述第一觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和第四觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列呈鏡像排布,所述第一觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和第四觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布;所述第二觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和第三觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列呈鏡像排布,所述第二觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和第三觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布。
如圖5所示所述的觸點(diǎn)陣列組為奇數(shù),設(shè)置在中間觸點(diǎn)陣列組中心線一側(cè)的N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列分別與另一側(cè)的觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布。具體地,所述第一觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和第五觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列呈鏡像排布,所述第一觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和第五觸點(diǎn) 陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布;所述第二觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和第四觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列呈鏡像排布,所述第二觸點(diǎn)陣列組的P型觸點(diǎn)13陣列和第四觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列呈鏡像排布,所述第三觸點(diǎn)陣列組的N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列呈鏡像排布。
所述N型觸點(diǎn)12陣列和所述P型觸點(diǎn)13陣列可以非等間距設(shè)置,也可以等間距設(shè)置,優(yōu)選等間距設(shè)置。
發(fā)明的太陽能電池片為砷化鎵薄膜太陽能電池。
本發(fā)明的串聯(lián)連接的太陽能電池組件包括至少兩個(gè)圖4所示的太陽能電池片,相鄰所述太陽能電池片對應(yīng)位置的N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列電導(dǎo)通形成串聯(lián)連接,如圖6所示為4個(gè)圖4所示的太陽能電池片串聯(lián)連接示意圖。
作為優(yōu)選方式,所述太陽能電池片對應(yīng)位置的N型觸點(diǎn)12陣列和P型觸點(diǎn)13陣列通過電極連接線14電導(dǎo)通形成串聯(lián)連接。
具體地,所述太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列與和其相鄰的太陽能電池片的P型觸點(diǎn)13陣列通過電極連接線14電導(dǎo)通,P型觸點(diǎn)13陣列與和其相鄰的太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列通過電極連接線14電導(dǎo)通。
如圖6所示,所示的串聯(lián)連接的太陽能電池組件包括四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的太陽能電池片,從上往下的太陽能電池片編號依次為第一太陽能電池片、第二太陽能電池片、第三太陽能電池片、第四太陽能電池片,當(dāng)然根據(jù)需要還可以包括更多的太陽能電池片。為使太陽能電池片串聯(lián)連接時(shí)結(jié)構(gòu)更為整齊,并且使用的最少的電極連接線14,構(gòu)成所述太陽能電池組件的偶數(shù)行的太陽能電池片的擺放方式相同,構(gòu)成所述太陽能電池組件的奇數(shù)行的太陽能電池片的擺放方式相同,所述偶數(shù)行的太陽能電池片與所述奇數(shù)行的太陽能電池片相比,擺放位置旋轉(zhuǎn)了180°。
如圖6-圖9所示,每一所述太陽能電池片和與其相鄰的太陽能電池片呈逆向平行設(shè)置,所述太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列和與其相鄰的太陽能電池片的P型觸點(diǎn)13陣列通過電極連接線14電導(dǎo)通,P型觸點(diǎn)13陣列與和其相鄰的太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列通過電極連接線14電導(dǎo)通。具體地,所述第一太陽能電池片和第三太陽能電池片的擺放方式相同,所述第二太陽能電池片和第四太陽能電池片的擺放方式相同,所述第一太陽能電池片擺放好后,所述第二太陽能電池片旋轉(zhuǎn)180°與所述第一太陽能電池片平行設(shè)置且兩端對齊,此時(shí)所述第一太陽能電池片與所述第二太陽能電池片構(gòu)成逆向平行設(shè)置。此時(shí)所述第一太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列與第二太陽能電池片的P型觸點(diǎn)13陣列位于同一直線上,所述第一太陽能電池片的P型觸點(diǎn)13陣列與第二太陽能電池片的N型觸點(diǎn)12陣列位于同一直線上,分別將二者通過電極連接線14連接,完成第一太陽能電池片和第二太陽能電池片的串聯(lián)連接;以此類推第三第四太陽能電池片的連接方式,直至完成所有陽能電池片的串聯(lián)連接。
除另有說明外,發(fā)明的所述N型觸點(diǎn)12陣列是指由N型若干觸點(diǎn)12構(gòu)成的列(或行),所述P型觸點(diǎn)13陣列是指由P型若干觸點(diǎn)13構(gòu)成的列(或行)。
上述太陽能電池片的制備方法,包括下述步驟:
S1:如圖10所示,在基底1上依次制備緩沖層2的沉積:采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)在GaAs基底1上沉積GaAs緩沖層2,其中,緩沖層2的結(jié)構(gòu)可為一層或者多層的結(jié)構(gòu),緩沖層的作用在于提供一種介于GaAs基底1與最終的光電轉(zhuǎn)換單元半導(dǎo)體之間的中間媒介層,從而當(dāng)形成各種外延層時(shí),可降低晶格失配造成的缺陷中心及晶格應(yīng)力影響,從而外延生長各種不同晶格結(jié)構(gòu)的外延層,例如大約150nm-250nm厚度區(qū)間的GaAs緩沖層2可應(yīng)用于基于GaAs各種摻雜結(jié)構(gòu)的光伏電池;
AlAs緩釋層3的沉積:在GaAs緩沖層2上進(jìn)行AlAs緩釋層3的沉積,緩釋層3包括但不僅限于AlAs外延材料,其厚度約在5nm-15nm之間,如此薄的緩釋層3的主要作用是作為犧牲層,可采用HF酸濕法刻蝕技術(shù),從而將后續(xù)沉積在緩釋層上的外延層與緩沖層2及GaAs基底1分離;
窗口層4的沉積工藝:采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法,在AlAs緩釋層3的沉積10nm-40nm厚度的AlGaAs半導(dǎo)體層,其中Al:Ga的比例介于0.2:0.8和0.3:0.7之間,此透明窗口層可以允許光子直接穿過而不吸收;
基極層5的沉積工藝:在窗口層4上沉積n型III-V族化合物材料砷化鎵(GaAs),基極層5GaAs層可為單晶結(jié)構(gòu),也可為n型摻雜方式,其中,若為n型摻雜的基極層5的摻雜濃度可在約在1×1016cm-3至1×1019cm-3范圍內(nèi),例如5×1017cm-3,基極層的厚度位于400nm至4000nm范圍內(nèi);
發(fā)射極層6的制備工藝;采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法,在基極層5的上方制備發(fā)射極層6,其中發(fā)射極層6包括可與基極層5形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的任何適宜的III-V族化合物半導(dǎo)體,如基極層為GaAs材料,那么發(fā)射極層6的構(gòu)成為AlGaAs層,且為P型重?fù)诫s,摻雜濃度可在約在1×1017cm-3至1×1020cm-3范圍內(nèi),例如5×1018cm-3,且發(fā)射層的厚度介于150nm至450nm之間,例如300nm,這樣基極層5與發(fā)射極層6形成光電吸收層;
界面層7的制備工藝;采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法,在發(fā)射極層6的上方制備界面層7,其中界面層7與發(fā)射極層均為AlGaAs層,且界面層7為且為P+型重?fù)诫s,摻雜濃度可在約在5×1017cm-3至5×1020cm-3范圍內(nèi),例如1×1019cm-3,P+型重?fù)诫s的目的可有助于形成歐姆接觸,且界面層7的厚度介于100nm至400nm之間,例如200nm厚度;
S2:倒圓臺型凹槽的制備;采用干法刻蝕或者濕法各向同性刻蝕的方法,貫穿界面層7和發(fā)射極層6刻蝕數(shù)個(gè)陣列分布的倒圓臺型凹槽,所述倒圓臺型凹槽的底部為基極層5,所述倒圓臺型凹槽的側(cè)壁與水平面的夾角銳角α為:5°≤α≤85°;
S3:鈍化層8的制備工藝:采用任何適宜的鈍化工藝,例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或者等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法,利用掩膜工藝掩蓋在倒圓臺型凹槽內(nèi)部預(yù)留N型觸點(diǎn)12的位置,從而在界面層7上方形成鈍化層8并在倒圓臺型凹槽側(cè)壁形成側(cè)壁鈍化層10,且鈍化層8和側(cè)壁鈍化層10可包括任何不導(dǎo)電的材料,包括但不僅限于氮化硅(SiNx)、硅氧化合物(SiOx)、鈦氧化合物(TiOx)、鉈氧化合物(TaOx)、硫化鋅(ZnS)其中的一種或者幾種的堆疊結(jié)構(gòu);所述側(cè)壁鈍化層10和所述基極層5間形成的倒圓臺型基極電極凹槽;
也可以在界面層7上方形成鈍化層8并在倒圓臺型凹槽側(cè)壁形成側(cè)壁鈍化層10,然后經(jīng)刻蝕工藝刻蝕去除倒圓臺型凹槽底部的鈍化層,暴露出基極層5形成所述倒圓臺型基極電極凹槽;
S4、采用干法刻蝕或者濕法刻蝕的方法,經(jīng)由鈍化層8刻蝕數(shù)個(gè)陣列分布的發(fā)射極電極凹槽,發(fā)射極電極凹槽底部為界面層7;發(fā)射極電極凹槽內(nèi)部預(yù)留P型觸點(diǎn)13區(qū)域,且發(fā)射極電極凹槽與倒圓臺型基極電極凹槽沿X方向具有相同的列數(shù),同時(shí),發(fā)射極電極凹槽與倒圓臺型基極電極凹槽成交替排列分布;
S5、電極觸點(diǎn)的制備:在所述倒圓臺型基極電極凹槽內(nèi)部制備N型觸點(diǎn)12;在所述發(fā)射極電極凹槽內(nèi)部制備P型觸點(diǎn)13;N型觸點(diǎn)12及P型觸點(diǎn)13可由金屬或金屬合金的適合導(dǎo)電材料,且不應(yīng)在制造期間刺穿至光電器件的半導(dǎo)體層。此外,N型觸點(diǎn)的材料可優(yōu)選地能夠在相對低的金屬化工藝溫度(例如在150℃和200℃之間)下應(yīng)用,例如因鈀不與GaAs反應(yīng),則N型觸點(diǎn)12及P型觸點(diǎn)13可由鈀/鍺(Pd/Ge)合金構(gòu)成。至此可形成GaAs光伏器件單元;N型觸點(diǎn)12及P型觸點(diǎn) 13的制備方法包括但不僅限于經(jīng)由光致抗蝕劑的真空蒸發(fā)、光刻技術(shù)、絲網(wǎng)印刷、濺射法,從而只在N型觸點(diǎn)12及P型觸點(diǎn)13位置進(jìn)行沉積。這些方法全部涉及一種系統(tǒng),其中不需要觸點(diǎn)的部分被保護(hù)。
S6:GaAs光伏器件單元的剝離工藝:可采用HF酸濕法刻蝕技術(shù),從而將后續(xù)沉積在緩釋層上的各層外延層與緩沖層2及GaAs基底1分離,從而剝離形成GaAs光伏器件單元,抗反射涂層15為抗反射AR涂層布置在窗口層4上,AR涂層包括允許光通過且阻止光在其表面反射的任何材料,包括氟化鎂(MgF2)、二氧化硅(SiO2)、硫化鋅(ZnS)、二氧化鈦(TiO2)、氮化硅(SiN)其中的一種或其任何組合。AR涂層可采用任何適合的方法(例如濺射法)涂覆到窗口層4之上。同時(shí),在涂覆抗反射涂層之前,窗口層4可采用濕式蝕刻或干式蝕刻進(jìn)行粗糙化或紋理化處理。通過將窗口層4粗糙化或紋理化,可在AR涂層與窗口層4(這些層可具有不同的折射率)之間的界面處提供不同的角度,由此根據(jù)斯涅爾定律一些光子的入射角度過高,可使更多的入射光子透射至窗口層4中,而不在AR涂層與窗口層4的界面進(jìn)行反射,從而提高光子的透過率。
顯然,上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。