[發明專利]一種激光光伏電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201310039325.6
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103123923A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 趙春雨;董建榮;于淑珍;趙勇明;李奎龍;孫玉潤;曾徐路;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L27/142
• 分類號: H01L27/142;H01L31/0352;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種激光光伏電池，尤其涉及一種基于新型隔離填充工藝的GaAs激光光伏電池及其制作方法。

背景技術

激光供能系統是一個創新的能量傳遞系統，憑借這個系統，將激光光源發出的光通過光纖輸送到激光光伏電池上，可以提供穩定的電源輸出。通過光纖傳導光轉化為電比傳統的金屬線和同軸電纜電力傳輸技術有更多的優點，可以應用在需要消除電磁干擾或需要將電子器件與周圍環境隔離的情況下，在無線電通信、工業傳感器、國防、航空、醫藥、能源等方向有重要應用。激光光伏電池的工作原理與太陽能電池類似，只是可以獲得更高的轉換效率，更大的輸出電壓，能傳遞更多的能量，光源采用適合光纖傳輸的790?nm?-?850?nm波長的激光。

GaAs?PN結電池可以用于將808?nm的激光能量轉換為電能，用作激光供能系統中的激光電池，但是GaAs電池的開路電壓只有為1?V，不能夠直接用于電子器件電路中的電源。早期的激光光伏電池是將GaAs?PN結電池生長在半絕緣GaAs襯底上，通過刻蝕隔離溝槽的方式將單位面積的電池芯片進行隔離，再通過引線的方式將幾個單結電池單元串聯得到高電壓輸出。由于半絕緣GaAs襯底在光照下電阻明顯變小，在光電池工作時的并聯電導顯著增加，即光電池PN結漏電嚴重，這使得I-V曲線變形，最終導致光伏電池的填充因子減小和轉換效率急劇降低。

有鑒于此，有必要提供一種新型的激光光伏電池。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種激光光伏電池及其制作方法，其可有效增大激光光伏電池的并聯電阻，增加其轉換效率，從而獲得高效激光光伏電池。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請公開了一種激光光伏電池，包括隔離槽，該隔離槽將所述的光伏電池分隔成多個電池單元，電池單元之間串聯連接，所述的隔離槽的內壁表面上依次形成有聚酰亞胺層、介質膜層和金屬遮光層，所述的光伏電池包括依次形成于半絕緣襯底上的P型導電層、P/N結電池、N型窗口層和N型接觸層，所述的隔離槽分別貫穿所述N型接觸層、N型窗口層、P/N結電池和P型導電層。

作為本發明的進一步改進，所述的光伏電池還包括位于所述P型導電層和P/N結電池之間的勢壘層。

作為本發明的進一步改進，所述勢壘層為P型的AlGaAs((Al)GaInP)。

作為本發明的進一步改進，所述的P/N結電池包括依次形成于所述勢壘層上的P型吸收層和N型吸收層。

作為本發明的進一步改進，所述的半絕緣襯底、P型導電層、以及N型接觸層的材料均為GaAs，所述P/N結電池為GaAs電池，所述N型窗口層的材料為Al_xGa_1-xAs(x≥0.2)或Ga_0.51In_0.49P。

作為本發明的進一步改進，所述介質膜層的材質為SiN?或SiO₂。

作為本發明的進一步改進，所述聚酰亞胺層的表面被所述的介質膜層完全覆蓋，所述的金屬遮光層與所述的接觸層之間絕緣。

?本申請還公開了一種激光光伏電池的制作方法，包括：

（1）在半絕緣襯底上生長P型導電層；

（2）在上述P型導電層上生長勢壘層；

（3）在上述勢壘層上依次生長P型吸收層和N型吸收層形成P/N結電池；

（4）在上述P/N結電池上生長N型窗口層；

（5）在上述N型窗口層上生長N型接觸層用作歐姆接觸；

（6）依次刻蝕N型接觸層、N型窗口層、P/N結電池、勢壘層、P型導電層直至露出半絕緣襯底或部分刻蝕半絕緣襯底以形成隔離槽；

（7）在隔離槽中依次采用聚酰亞胺層、介質膜層和金屬遮光層形成的三層結構對隔離槽底部及其側壁進行覆蓋；

（8）制備正電極、負電極、減反射層以及電極引線，獲得目標產品。

作為本發明的進一步改進，所述導電層為P型摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的GaAs導電層；所述勢壘層為摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的P型AlGaAs((Al)GaInP)?勢壘層；所述N型窗口層為摻雜濃度在1×10^18?cm^-3以上的窗口層；所述N型接觸層為摻雜濃度在2×10^18?cm^-3以上的GaAs接觸層。