[發(fā)明專利]銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110044608.0
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN102176490A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉光;楊濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法。

背景技術(shù)

太陽能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對優(yōu)化現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，應(yīng)對當(dāng)今日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念具有極其重要的意義。然而目前太陽能電池的技術(shù)水平還比較有限，導(dǎo)致太陽能的發(fā)電成本大大高于常規(guī)能源，因此新型高效太陽能電池的研究與應(yīng)用變得越來越迫切。

量子點(diǎn)中間能帶太陽能電池是一種基于納米材料的新型器件。在選擇合適的量子點(diǎn)的形貌與分布的前提下，由于具有三維限制載流子運(yùn)動的能力，量子點(diǎn)會產(chǎn)生類似原子的分裂能級，彼此間形成波函數(shù)重疊，在材料本身的價(jià)帶和導(dǎo)帶間形成一個(gè)獨(dú)立的中間能帶。隨著中間能帶的加入，太陽能電池在保持原有吸收的同時(shí)，增加了對能量小于原結(jié)構(gòu)禁帶寬度的長波長光子的吸收，從而擴(kuò)展了光譜利用范圍，提高了電池的輸出電流。這種新結(jié)構(gòu)電池的理論能量轉(zhuǎn)換效率為63.1％，相比常規(guī)單節(jié)電池40.6％的最高理論效率有大幅度的提高。同時(shí)，引入量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)所帶來的更小的載流子熱效應(yīng)和優(yōu)秀的抗輻射能力，使得這種新型電池可以在傳統(tǒng)材料無法正常工作的太空等極端環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作。

高密度、高質(zhì)量的量子點(diǎn)材料是制備高性能量子點(diǎn)中間能帶太陽能電池的基礎(chǔ)。為了提高量子點(diǎn)材料的質(zhì)量，增加量子點(diǎn)密度和均勻性，從而提高中間能帶與導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的光吸收及器件的綜合性能，我們提出一種方法，即以銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方，在砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)生長之前，將銻沉積于砷化鎵表面，可以增加量子點(diǎn)的密度和均勻性，從而增加太陽電池光吸收和光電流。

本發(fā)明提供一種銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法，包括如下步驟：

步驟1：選擇一襯底；

步驟2：在襯底上依次生長n+型GaAs層和本征GaAs緩沖層；

步驟3：在本征GaAs緩沖層上沉積一銻層；

步驟4：在銻層上依次生長多個(gè)周期的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)、本征GaAs層、p型GaAs層、p+型GaAs層、p+型Al_0.8Ga_0.2As層和p+型GaAs層；

步驟5：在p+型GaAs層上蒸發(fā)上金屬電極；

步驟6：刻蝕上金屬電極，使上金屬電極形成網(wǎng)狀；

步驟7：在網(wǎng)狀上金屬電極上及裸露的p+型GaAs層上生長減反層；

步驟8：剝離掉覆蓋在上金屬電極表面的減反層，使上金屬電極裸露；

步驟9：在襯底的下表面制作下金屬電極，形成電池組件；

步驟10：對電池組件進(jìn)行封裝，完成太陽電池的制作。

其中襯底為n+型GaAs單晶片。

其中多個(gè)周期的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的每一周期包括：一銻作為表面活化劑輔助生長的InAs量子點(diǎn)層；一GaAs間隔層，該GaAs間隔層制作在InAs量子點(diǎn)層上。

其中多個(gè)周期的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的周期數(shù)小于100。

其中在生長每一周期的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)之間均先沉積一銻層，銻層作為表面活化劑，沉積銻層的銻源源壓為(4-5)×10^-8Torr，沉積時(shí)間為1-3min。

其中所述的多個(gè)周期的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的InAs量子點(diǎn)層的沉積厚度介于1.7到3個(gè)原子單層；沉積溫度介于430℃和530℃之間。

其中GaAs間隔層的生長溫度高于InAs量子點(diǎn)層的生長溫度，小于630℃，GaAs間隔層的厚度不大于50nm。

其中在襯底上生長的n+型GaAs層和本征GaAs緩沖層是采用分子束外延法或金屬有機(jī)化學(xué)沉積法。

其中在p+型GaAs層上蒸發(fā)上金屬電極是采用磁控濺射法或真空蒸發(fā)法。

其中在網(wǎng)狀上金屬電極上及裸露的p+型GaAs層上生長的減反層是采用磁控濺射法或真空蒸發(fā)法。

附圖說明

為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)特征，結(jié)合以下附圖，對本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中：

圖1是銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1所示，本發(fā)明涉及一種銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法，包括如下步驟：

請參閱圖1所示，本發(fā)明涉及一種銻輔助生長的砷化銦/砷化鎵量子點(diǎn)太陽電池的制作方法，包括如下步驟：