[發(fā)明專利]背反射式太陽能電池及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210250372.0
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102790098A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 季蓮;楊輝;陸書龍;董建榮;何巍;代盼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/0693;H01L31/18
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及背反射式太陽能電池及其制作方法。

背景技術(shù)

一直以來，制約太陽能電池大規(guī)模應用的主要瓶頸是較低的光電轉(zhuǎn)換效率和過高的成本。根據(jù)熱力學原理，材料吸收光子的同時通過輻射復合發(fā)射光子，GaAs作為直接帶隙材料，非平衡載流子輻射復合的影響不可忽略。傳統(tǒng)的GaAs電池是直接制備在砷化鎵襯底上，載流子復合產(chǎn)生的光子被襯底吸收，降低電池轉(zhuǎn)換效率。如果能夠通過光學設計使非平衡載流子復合所產(chǎn)生光子的循環(huán)利用，電池的理論效率將增加。實現(xiàn)背面反射的一種方法是通過芯片工藝將電池從砷化鎵襯底轉(zhuǎn)移到能夠提供鏡面反射的材料上。Schermer?等人將GaAs電池從襯底剝離，在背面蒸鍍Au電極作為反射器，2009年這種GaAs薄膜電池的轉(zhuǎn)化效率達到26.1%，基區(qū)厚度僅為2μm。?

Au既可以做為背電極，又可提供高的反射率（675nm-900nm波長范圍內(nèi)反射率超過95%），本是一種非常理想的反光材料。但是Au與GaAs之間形成歐姆接觸，需要經(jīng)歷一定溫度的退火，退火過程中Au和電池材料的界面變得粗糙，反射性變差。Schermer?等人采用175℃退火30分鐘，不僅影響電極接觸電阻，而且Au的反射率降低了8%。不只是Au電極，其它的金屬電極也存在這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供背反射式太陽能電池及其制作方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種背反射式太陽能電池，包括一基底、依次設置于基底表面的一反射介質(zhì)膜、一背電極和一電池薄膜。

所述電池薄膜為GaAs電池薄膜，包括依次設置在背電極表面的GaInP背場層、GaAs基區(qū)、GaAs發(fā)射區(qū)、AlInP或GaInP的窗口層及接觸層。

進一步包括上電極，所述上電極設置于接觸層表面。

所述背電極的材料為透明導電薄膜。

所述透明導電薄膜為氧化銦錫、氧化銦鋅及石墨烯中任意一種。

所述反射介質(zhì)膜包括兩種類型介質(zhì)層，所述兩種類型的介質(zhì)層呈周期性間隔分布。

為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種背反射式太陽能電池的制備方法，包括步驟：

1）提供一GaAs襯底；

2）在GaA襯底表面依次生長犧牲層及電池薄膜；

3）從犧牲層處將GaAs襯底和犧牲層剝離，直至顯露出電池薄膜表面；

4）在電池薄膜表面制備背電極；

5）提供一具有反射介質(zhì)膜的基底；

6）將所述反射介質(zhì)膜表面轉(zhuǎn)移至背電極表面。

步驟2）進一步包括步驟：在GaAs襯底表面依次生長犧牲層、GaInP背場層、GaAs基區(qū)、GaAs發(fā)射區(qū)、AlInP或GaInP的窗口層及接觸層。

步驟2）和步驟3）之間進一步包括步驟：在接觸層表面生長上電極。

可選的，步驟6）中所述轉(zhuǎn)移為采用鍵合的方法。

本發(fā)明提供背反射式太陽能電池及其制作方法，優(yōu)點在于：

（1）使用本發(fā)明提供的方法而獲得的太陽能電池，通過背面反射將非平衡載流子復合所產(chǎn)生的光子限制在電池內(nèi)部循環(huán)利用，增加電池轉(zhuǎn)換效率。

（2）由于該方法將背電極和背面反射器分開設計，提高了工藝的自由度，獲得更高的反射率和更低的串聯(lián)電阻。

（3）剝離下的砷化鎵襯底亦可重復利用，大大減少電池制作所需要的砷化鎵材料，降低GaAs電池的生產(chǎn)成本，為GaAs電池的大規(guī)模應用提供可靠的方案和技術(shù)保證。

附圖說明

圖1A是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池第一具體實施方式的結(jié)構(gòu)圖；

圖1B是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池第一具體實施方式包含上電極的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟流程圖；

圖3A是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟S210所形成的結(jié)構(gòu)圖；

圖3B是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟S220所形成的結(jié)構(gòu)圖；

圖3C是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟S230所形成的結(jié)構(gòu)圖；

圖3D是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟S240所形成的結(jié)構(gòu)圖；

圖3E是本發(fā)明提供的背反射式太陽能電池制作方法第二具體實施方式的步驟S250所形成的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式