[發明專利]一種量子點五結太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201510271452.8
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104916715B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 高鵬;薛超;張無迪;劉如彬;肖志斌;孫強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司11315
• 代理人: 劉昕

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，尤其是涉及一種量子點五結太陽能電池的制備方法。

背景技術

目前，由于傳統能源的過度濫用對生態環境已經造成了嚴重的破壞，而人們的環保意識也越來越強烈。與此同時，人們就需要尋求更加清潔的新能源來代替傳統能源，以降低傳統能源所產生的尾氣對大氣等的污染程度。

由于太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，所以現在對光伏產業的發展給予了高度重視。這便需要進行太陽電池的制造，使其工業化。工業化生產需要考慮生產成本等問題。尤其是為了更加充分的利用各個波段范圍的太陽輻射能，所以需要設計一套生產多結級聯太陽能電池的方法。傳統的制備方法是采用MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)進行級聯太陽能電池中各個功能層鍍膜工序。然而，若是級聯太陽能電池中所含單個電池的結數較多，每結太陽能電池連接界面之間的缺陷就會增加，從而影響電子和空穴在級聯太陽能電池中的傳輸。

由此可見，如何研究出一種多結太陽能電池的制備方法，能夠降低單結太陽能電池連接界面之間的缺陷數量，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種能夠降低單結太陽能電池連接界面之間缺陷數量的量子點五結太陽能電池及其制備方法。

本發明涉及一種制備所述量子點五結太陽能電池的方法，主要包括以下步驟：

(a)通過MOCVD外延正向生長InP兩結太陽能電池；

(b)通過MOCVD外延反向生長GaAs三結太陽能電池；

(c)通過半導體直接鍵合工藝實現所述InP兩結太陽能電池和所述GaAs三結太陽能電池的鍵合；

(d)通過選擇性腐蝕工藝完成犧牲層的剝離，得到所述量子點五結太陽能電池。

步驟(a)中所述InP兩結太陽能電池，依次在InP襯底上外延正向生長厚度0.1-0.3μm的InP緩沖層、第五結In_xGa_1-xAs電池、第四隧穿結、第四結In_xGa_1-xAs_yP_1-y電池和厚度100-1000nm的InP鍵合接觸層，其中0.3≤x≤0.8，0.3≤y≤0.7。

步驟(b)中所述的GaAs三結太陽能電池，依次在GaAs襯底上外延反向生長厚度0.1-0.3μm的GaAs緩沖層、厚度0.1-0.3μm的GaInP腐蝕阻擋層、厚度100-500nm的n型摻雜GaAs帽層、第一結Al_xGa_1-xIn_0.5P電池、第一隧穿結、第二結Al_xGa_1-xAs電池、第二隧穿結、厚度30-200nm的第三結GaAs電池的窗口層、厚度50-200nm的第三結GaAs電池的發射層、厚度20-100nm的量子點浸潤層、量子點復合層、厚度2000-4000nm的第三結GaAs電池的基區層、第三隧穿結、厚度100-1000nm的GaAs鍵合接觸層，其中0.2≤x≤0.5。

所述犧牲層為所述GaAs襯底、所述GaAs緩沖層和所述GaInP腐蝕阻擋層，所述量子點浸潤層是用納米壓印圖形方法制備的具有規整且均勻分布的圖形。

進一步地，步驟(c)中包括以下步驟：

將所述InP鍵合接觸層與所述GaAs鍵合接觸層貼合后置于充滿氮氣保護的鍵合型腔內進行鍵合，完成所述InP兩結太陽能電池和所述GaAs三結太陽能電池的鍵合。

進一步地，步驟(d)中包括以下步驟：

利用腐蝕液腐蝕所述GaAs襯底、所述GaAs緩沖層和所述GaInP腐蝕阻擋層，完成所述犧牲層的剝離。

進一步地，步驟(a)中的所述第五結In_xGa_1-xAs電池、所述第四隧穿結、所述第四結In_xGa_1-xAs_yP_1-y電池分別包括以下生長過程：