[发明专利]一种太阳能电池外延结构及其衬底剥离方法

说明书

本发明提供一种太阳能电池外延结构及其衬底剥离方法。该太阳能电池外延结构包括待剥离衬底和设置在待剥离衬底上的牺牲层和电池层，沿远离待剥离衬底的方向，牺牲层和电池层依次设置，牺牲层包括至少一个叠层单元，各叠层单元依次叠置，叠层单元包括相互叠置的第一砷化铝层和第二砷化铝层，第一砷化铝层和第二砷化铝层均为n型掺杂层，且第一砷化铝层和第二砷化铝层的掺杂浓度不同。该太阳能电池外延结构中的牺牲层能在湿法腐蚀过程增大与湿法腐蚀液的接触面积，从而提高湿法腐蚀的效率和待剥离衬底剥离效率，该牺牲层还能在衬底剥离过程中缓和电池层与待剥离衬底之间产生的剥离拉扯力，从而提高待剥离衬底与电池层的分离良率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种太阳能电池外延结构及其衬底剥离方法。

背景技术

砷化镓(GaAs)禁带宽度1.43ev，是吸收太阳光最优选材料之一，由砷化镓制备的太阳能电池，具有转化效率高、温度特性好，抗辐射能力强等特点，GaAs太阳能电池应用越来越广泛。

大多数GaAs电池都是在价格昂贵的单晶衬底如GaAs、SiC上制备的，因此成本高昂。衬底剥离技术为太阳能电池向薄膜化发展提供了必要技术支持。衬底的重复性利用也降低了薄膜太阳能电池的制作成本，且减少制作过程对环境的污染和资源的浪费。目前的电池剥离技术多为通过对衬底与电池层间设置的牺牲层进行湿法腐蚀，来分离衬底和电池层。

但是湿法腐蚀需要消耗大量时间，影响电池生产效率，所以如何有效剥离电池层和衬底，提高薄膜电池的良率已经成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种太阳能电池外延结构及其衬底剥离方法。该太阳能电池外延结构通过设置具有至少一个由相互叠置的n型掺杂浓度不同的第一砷化铝层和第二砷化铝层构成的叠层单元的牺牲层，在待剥离衬底剥离过程中，通过电化学腐蚀该太阳能电池外延结构，能使第一砷化铝层和第二砷化铝层形成多孔结构层，多孔结构层能在湿法腐蚀过程中增大与湿法腐蚀液的接触面积，从而提高湿法腐蚀的效率和待剥离衬底剥离效率，多孔结构层还能在剥离过程中缓和电池层与待剥离衬底之间产生的剥离拉扯力，从而提高待剥离衬底与电池层的分离良率。

本发明提供一种太阳能电池外延结构，包括待剥离衬底和设置在所述待剥离衬底上的牺牲层和电池层，沿远离所述待剥离衬底的方向，所述牺牲层和所述电池层依次设置，所述牺牲层用于辅助所述待剥离衬底与所述电池层分离，所述牺牲层包括至少一个叠层单元，沿远离所述待剥离衬底的方向，各所述叠层单元依次叠置，所述叠层单元包括相互叠置的第一砷化铝层和第二砷化铝层，所述第一砷化铝层和所述第二砷化铝层均为n型掺杂层，且所述第一砷化铝层和所述第二砷化铝层的掺杂浓度不同。

优选地，所述第一砷化铝层的掺杂浓度范围为1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3；所述第二砷化铝层的掺杂浓度范围为1×10¹⁹cm^-3～1×10²¹cm^-3。

优选地，所述叠层单元的数量为1～5个。

优选地，所述第一砷化铝层的厚度范围为1～10nm；所述第二砷化铝层的厚度范围为1～10nm。

优选地，所述牺牲层还包括第三砷化铝层，所述第三砷化铝层位于所述叠层单元的靠近所述电池层的一侧，所述第三砷化铝层为n型掺杂层，且所述第三砷化铝层的掺杂浓度低于所述第一砷化铝层和所述第二砷化铝层中任一的掺杂浓度。

优选地，所述第三砷化铝层的掺杂浓度范围为0～1×10¹⁷cm^-3。

优选地，所述第三砷化铝层的厚度范围为1～10nm。

本发明还提供一种上述太阳能电池外延结构的衬底剥离方法，包括：