[发明专利]太阳能电池外延片和其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域。具体地说，涉及一种太阳能电池外延片和其制作方法。

背景技术

GaAs太阳能电池技术发展迅速，应用领域从太空应用逐步扩展到地面应用，在便携式能源和消费电子领域市场前景广阔。利用外延剥离技术(ELO技术)制作GaAs太阳能电池，一方面可以将GaAs衬底剥离后重复利用，显著降低产品成本；另一方面，可制作柔性的GaAs太阳能电池，不仅效率比剥离前有所提高，且产品质量更轻并具有柔性，更有利于航空航天和便携式应用等，用途广泛。

现有技术中利用外延剥离技术制作GaAs太阳能电池的过程一般为：首先，利用外延生长技术制作出具有GaAs衬底、AlGaAs牺牲层和GaAs电池层的太阳能电池外延片；然后，在GaAs电池层上表面设置金属电极，并将设置了金属电极的一侧粘贴(例如用双面胶、光刻胶、腊等)到转移衬底(如很薄的铜片、塑料薄膜等)上；最后，将其整个浸入选择性腐蚀的酸性溶液中，由于酸性溶液对AlGaAs牺牲层的选择性腐蚀(如氢氟酸对AlGaAs和GaAs的腐蚀选择比很大)，最终使得GaAs衬底与GaAs电池层被分开。衬底被剥离后经过处理可以重复利用，而在剥离下来的GaAs电池结构上进一步制作金属栅极和减反膜等，即可形成GaAs太阳能电池。

GaAs电池层与衬底分离所需的时间取决于选择性腐蚀的酸性溶液对牺牲层的腐蚀快慢。上述利用外延剥离技术制作太阳能电池时，牺牲层是在衬底上制作的一层结构连续的、厚度均匀的、且x为确定值的Al_xGa_1-xAs层。理想状况下，通过常规的方法剥离一片4英寸的GaAs薄膜电池需要3～6个小时甚至更长时间。而实际剥离时，腐蚀反应产生的气体容易在衬底和GaAs电池层间积累，阻碍酸性溶液向反应前沿地补充，会进一步降低剥离速度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中利用外延剥离技术制作太阳能电池时，牺牲层的被腐蚀速度慢，从而提出一种可快速剥离的太阳能电池外延片和其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳能电池外延片，包括依次设置的衬底、缓冲层、牺牲层和太阳能电池层，牺牲层至少包括第一牺牲层和第二牺牲层，第一牺牲层紧贴缓冲层设置，第二牺牲层紧贴第一牺牲层设置，第一牺牲层上分布有多条凹槽，第二牺牲层上具有多个与凹槽配合的凸起，且凸起内具有沿凹槽的长度方向延伸的空隙，用于使得腐蚀液流入牺牲层的内部。

优选地，分布于第一牺牲层上的多条凹槽相互平行设置，空隙也相应地相互平行设置。

优选地，凹槽的宽度为1～2微米，相邻两条凹槽之间距离为1～4微米。

优选地，凹槽的底部向下延伸到缓冲层上，在缓冲层还设置有与第一牺牲层上的凹槽相对齐且连通的缓冲层凹槽，缓冲层凹槽的深度为1～2微米。

优选地，空隙的宽度从凸起的顶部向第二牺牲层方向逐渐减小。

优选地，空隙的纵截面呈三角形或梯形。

优选地，空隙的高度为1～10微米，缓冲层的厚度为2～4微米，第一牺牲层的厚度为0.5～1.5微米，第一牺牲层和第二牺牲层的总厚度为4～8微米。

优选地，第一牺牲层和第二牺牲层的材料为Al_xGa_1-xAs，且x为0.6～1。

一种太阳能电池外延片的制作方法，包括以下步骤：

在衬底上外延生长缓冲层；

在缓冲层上外延生长第一牺牲层；

在第一牺牲层上刻蚀出多条凹槽；

在第一牺牲层上外延生长第二牺牲层，第二牺牲层紧贴第一牺牲层，第二牺牲层上形成与凹槽配合的凸起，且凸起内形成沿凹槽的长度方向延伸的空隙；

在第二牺牲层上外延生长太阳能电池层制作出太阳能电池外延片。

优选地，在第一牺牲层上刻蚀出多条凹槽利用的是干法刻蚀工艺，或利用的是光刻和湿法腐蚀工艺。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：