[发明专利]一种具有全角反射镜的超薄太阳电池芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种具有全角反射镜的超薄太阳电池芯片的制备方法，所述超薄太阳电池芯片以p型Ge为衬底，即采用p型Ge衬底，在该衬底的上表面自下而上依次生长Ga_0.5In_0.5P成核层、GaIn_0.01As缓冲层、第一隧穿结、GaInAs晶格渐变缓冲层、AlGaInAs/GaInAs DBR反射层、GaInAs子电池、第二隧穿结、AlGaInAs子电池、第三隧穿结、AlGaInP子电池和GaInAs欧姆接触层，至此完成外延片制备；在外延片的正面制备减反膜ARC和正面电极，将外延片正面匀胶保护，减薄外延片，在外延片的背面蒸镀图形化的全角反射镜ODR和背面电极，且全角反射镜ODR和背面电极的图形互补，背面电极所占面积不超过整颗芯片面积的10％；其特征在于，所述制备方法包括外延生长部分和芯片工艺部分，具体过程如下：

1)采用MOCVD或MBE技术制备外延片：

1.1)提供一p型Ge衬底，将衬底载入反应室，设定反应室压力为30～50torr；

1.2)反应室通入磷烷，并逐步升温至600～650℃，生长Ga_0.5In_0.5P成核层，其生长速率为

1.3)生长温度设定在550～650℃范围内，在所选衬底的上表面沉积一层GaIn_0.01As缓冲层，其生长速率为此层的作用在于降低后续生长的外延层中的缺陷数量；

1.4)在GaIn_0.01As缓冲层上，于520～600℃温度范围内生长第一隧道结，其生长速率为该第一隧穿结用于连接GaInAs晶格渐变缓冲层和GaIn_0.01As缓冲层之下的材料；

1.5)生长GaInAs晶格渐变缓冲层，其生长温度为550～650℃，生长速率为

1.6)在500～650℃温度范围内，继续生长AlGaInAs/GaInAs DBR反射层，其生长速率为

1.7)在AlGaInAs/GaInAs DBR反射层上生长GaInAs子电池，其生长温度为550～650℃，生长速率为

1.8)在520～600℃温度范围内生长第二隧道结，其生长速率为该第二隧穿结用于连接AlGaInAs子电池和GaInAs子电池；

1.9)继续生长AlGaInAs子电池，其生长温度为580～660℃，生长速率为

1.10)在520～650℃温度范围内生长第三隧道结，其生长速率为该第三隧穿结用于连接AlGaInAs子电池和AlGaInP子电池；

1.11)生长AlGaInP子电池，其生长温度为600～700℃，生长速率为

1.12)最后生长GaInAs欧姆接触层，其生长温度为550～650℃，生长速率为

至此，完成外延层生长部分；

2)芯片工艺部分，包括以下步骤：

2.1)将外延片在丙酮、异丙醇中分别浸泡5～10min，去离子水冲洗至阻值大于或等于10MΩ；

2.2)正面匀胶，用烘箱100～200℃烘烤、冷却分别5～10min，选择光刻板进行曝光，曝光能量200～300mJ，用显影液显影；

2.3)正金蒸镀，金属选择金锗镍/银/金，分别蒸镀

2.4)粘蓝膜进行金属剥离，去胶液中超声5～20min，去离子水冲洗，甩干；

2.5)充氮气保护，350～400℃合金1～5min；

2.6)外延片正面匀胶保护；

2.7)研磨减薄外延片背面10～150微米，去胶液超声5～20min，去离子水冲洗，甩干；

2.8)背面匀胶，用烘箱100～200℃烘烤、冷却分别5～10min，选择光刻板进行曝光，曝光能量200～300mJ，用显影液显影；

2.9)制备全角反射镜ODR：分别蒸镀高反射率的金属层、低折射率的介质层，介质层和金属层厚度分别在10～600nm、50～800nm范围内；

2.10)粘蓝膜进行全角反射镜ODR剥离，去胶液中超声5～20min，去离子水冲洗，甩干；

2.11)背金蒸镀，金属选择金/银/金，分别蒸镀

2.12)帽层腐蚀：在柠檬酸溶液中浸泡0.5～3min，去离子水冲洗并甩干；

2.13)正面匀胶，用烘箱100～200℃烘烤、冷却分别5～10min，选择光刻板进行曝光，曝光能量200～300mJ，用显影液显影；

2.14)蒸镀减反膜TiO₂/SiO₂或Al₂O₃/SiO₂；

2.15)去胶液中超声8～15min，异丙醇中浸泡0.5～3min，去离子水冲洗，甩干；

2.16)充氮气保护，300～400℃合金1～5min；

2.17)切割涂胶保护，用烘箱100～200℃烘烤、冷却分别5～10min，再切割；

2.18)在柠檬酸溶液中浸泡3～10min，去离子水冲洗，吹干，去胶液中超声5～20min，去离子水冲洗，吹干；

至此，芯片制程结束，得到具有全角反射镜的超薄多结太阳电池芯片。