[发明专利]一种激光光伏电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光光伏电池，尤其涉及一种基于新型隔离填充工艺的GaAs激光光伏电池及其制作方法。

背景技术

激光供能系统是一个创新的能量传递系统，凭借这个系统，将激光光源发出的光通过光纤输送到激光光伏电池上，可以提供稳定的电源输出。通过光纤传导光转化为电比传统的金属线和同轴电缆电力传输技术有更多的优点，可以应用在需要消除电磁干扰或需要将电子器件与周围环境隔离的情况下，在无线电通信、工业传感器、国防、航空、医药、能源等方向有重要应用。激光光伏电池的工作原理与太阳能电池类似，只是可以获得更高的转换效率，更大的输出电压，能传递更多的能量，光源采用适合光纤传输的790 nm - 850 nm波长的激光。

GaAs PN结电池可以用于将808 nm的激光能量转换为电能，用作激光供能系统中的激光电池，但是GaAs电池的开路电压只有为1 V，不能够直接用于电子器件电路中的电源。早期的激光光伏电池是将GaAs PN结电池生长在半绝缘GaAs衬底上，通过刻蚀隔离沟槽的方式将单位面积的电池芯片进行隔离，再通过引线的方式将几个单结电池单元串联得到高电压输出。由于半绝缘GaAs衬底在光照下电阻明显变小，在光电池工作时的并联电导显著增加，即光电池PN结漏电严重，这使得I-V曲线变形，最终导致光伏电池的填充因子减小和转换效率急剧降低。

有鉴于此，有必要提供一种新型的激光光伏电池。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种激光光伏电池及其制作方法，其可有效增大激光光伏电池的并联电阻，增加其转换效率，从而获得高效激光光伏电池。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种激光光伏电池，包括隔离槽，该隔离槽将所述的光伏电池分隔成多个电池单元，电池单元之间串联连接，所述的隔离槽的内壁表面上依次形成有聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层，所述的光伏电池包括依次形成于半绝缘衬底上的P型导电层、P/N结电池、N型窗口层和N型接触层，所述的隔离槽分别贯穿所述N型接触层、N型窗口层、P/N结电池和P型导电层。

作为本发明的进一步改进，所述的光伏电池还包括位于所述P型导电层和P/N结电池之间的势垒层。

作为本发明的进一步改进，所述势垒层为P型的AlGaAs((Al)GaInP)。

作为本发明的进一步改进，所述的P/N结电池包括依次形成于所述势垒层上的P型吸收层和N型吸收层。

作为本发明的进一步改进，所述的半绝缘衬底、P型导电层、以及N型接触层的材料均为GaAs，所述P/N结电池为GaAs电池，所述N型窗口层的材料为Al_xGa_1-xAs(x≥0.2)或Ga_0.51In_0.49P。

作为本发明的进一步改进，所述介质膜层的材质为SiN 或SiO₂。

作为本发明的进一步改进，所述聚酰亚胺层的表面被所述的介质膜层完全覆盖，所述的金属遮光层与所述的接触层之间绝缘。

 本申请还公开了一种激光光伏电池的制作方法，包括：

（1）在半绝缘衬底上生长P型导电层；

（2）在上述P型导电层上生长势垒层；

（3）在上述势垒层上依次生长P型吸收层和N型吸收层形成P/N结电池；

（4）在上述P/N结电池上生长N型窗口层；

（5）在上述N型窗口层上生长N型接触层用作欧姆接触；

（6）依次刻蚀N型接触层、N型窗口层、P/N结电池、势垒层、P型导电层直至露出半绝缘衬底或部分刻蚀半绝缘衬底以形成隔离槽；

（7）在隔离槽中依次采用聚酰亚胺层、介质膜层和金属遮光层形成的三层结构对隔离槽底部及其侧壁进行覆盖；

（8）制备正电极、负电极、减反射层以及电极引线，获得目标产品。

作为本发明的进一步改进，所述导电层为P型掺杂浓度1×10¹⁸ cm^-3以上的GaAs导电层；所述势垒层为掺杂浓度1×10¹⁸ cm^-3以上的P型AlGaAs((Al)GaInP) 势垒层；所述N型窗口层为掺杂浓度在1×10¹⁸ cm^-3以上的窗口层；所述N型接触层为掺杂浓度在2×10¹⁸ cm^-3以上的GaAs接触层。