[发明专利]倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法

权利要求书

1.一种倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）在抛光GaAs衬底表面上依次生长Al（Ga）As衬底剥离层、GaAs电极接触层、倒置GaInP/GaAs串接电池和GaAs保护层；

（2）在所述GaAs保护层上沉积形成介质膜，并对所述介质膜进行图案化处理，获得纳米级图案化介质掩膜结构，并将与非掩膜区对应的GaAs保护层表面暴露出来；

（3）在所述纳米级图案化介质掩膜结构内生长形成InP薄膜，随后对所述InP薄膜进行抛光，直至获得器件级平整的InP薄膜；

（4）在所述InP薄膜上倒置生长形成InGaAsP/InGaAs串结电池结构，而后在所述InGaAsP/InGaAs串结电池结构表面形成欧姆接触金属层，并将所述欧姆接触金属层与转移衬底键合，获得完整的倒置生长InGaP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结电池结构；

（5）将所述GaAs衬底从前述InGaP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结电池结构中无损伤剥离，并在剥离GaAs衬底后形成的器件表面上形成欧姆接触金属层，进而采用传统III-V族电池工艺获得目标产物。

2.根据权利要求1所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述倒置GaInP/GaAs串接电池包括在衬底第一面上倒置生长的GaInP电池、隧穿结和GaAs电池。

3.根据权利要求1所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（2）中是首先通过化学和/或物理加工方法形成图案，而后采用干法刻蚀和/或湿法刻蚀工艺将图案转移到介质膜上，从而形成光滑致密介质膜图案，并使与非掩膜区对应的GaAs保护层表面完全暴露。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，所述介质膜至少选自SiO₂膜、SiN膜、Al₂O₃膜及SiNO膜和TiO₂膜中的任意一种或几种，所述介质膜的形成方法选自等离子体增强型化学气相沉积、热蒸发沉积、电子束蒸发沉积、磁控溅射、原子层沉积、感应耦合等离子体增强型化学气相沉积中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（3）中在所述纳米级图案化介质掩膜结构内生长形成InP薄膜，是指在与非掩膜区对应的GaAs保护层上依次生长InP位错抑制层、无位错层和InP聚合层，进而形成InP薄膜。

6.根据权利要求1所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述InGaAsP/InGaAs串结电池结构包括依次在所述InP薄膜上生长形成的InP缓冲层、倒置InGaAsP电池、隧穿结、InGaAs电池以及InGaAs电极接触层。

7.根据权利要求1或6所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述转移衬底选自金属衬底、半导体衬底和绝缘体材料衬底中的任意一种。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于， 步骤（5）中是首先将所述InGaP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结电池结构整体保护，但令该四结电池结构中靠近GaAs衬底的Al（Ga）As衬底剥离层暴露，而后蚀刻所述Al（Ga）As衬底剥离层，直至将GaAs衬底从所述四结电池结构中完全剥离。

9.根据权利要求8所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（5）中是通过在所述四结电池结构表面涂覆保护材料层对其进行整体保护的，其后再以能够蚀刻Al（Ga）As衬底剥离层，但对保护材料层无损伤的液态或气态刻蚀材料除去Al（Ga）As衬底剥离层，进而实现GaAs衬底的完全剥离。

10.根据权利要求9所述的倒置生长宽谱吸收III-V多结电池的制备方法，其特征在于，步骤（5）中在剥离GaAs衬底的器件表面上形成欧姆接触金属层后，还采用普适III-V族太阳电池工艺对形成的多结太阳电池器件进行了后续处理，最终获得了目标产物。