[實用新型]一種高效柔性砷化鎵太陽能電池

有效

• 申請號: 201520366458.9
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN204668315U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 李云;張宇超;馬曉薇
• 申請（專利權）人: 河北英沃泰電子科技有限公司
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L31/0216;H01L31/0725;H01L31/18
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 黃輝本

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池技術領域。

背景技術

砷化鎵太陽能電池是以砷化鎵（GaAs）為基體材料的太陽能電池，其發展已有40?余年的歷史。GaAs材料的Eg=1.43eV，理論上估算，GaAs單結太陽能電池的效率可達27%，從上世紀80年代后，GaAs太陽能電池技術經歷了從LPE到MOCVD，從同質外延到異質外延，從單結到多結疊層結構的幾個發展階段，其發展速度日益加快，效率也不斷提高，目前實驗室最高效率已達到50%，產業生產轉化率可達30%以上。而在光伏發電產業中，幾乎占到全部產量的94%以上的單晶硅和多晶硅等硅基光伏電池，其在實驗室里最高的轉換效率為24.7%，工業規模生產的轉換效率僅為18%，而砷化鎵太陽能電池光電轉換效率比傳統晶硅原料高出許多，在某些特定場合將成為市場主流。

單結GaAs?電池只能吸收特定光譜的太陽光,不同禁帶寬度的Ⅲ、Ⅴ族材料制備的多結GaAs?電池,按禁帶寬度大小疊合,分別選擇性吸收和轉換太陽光譜的不同子域,可大幅度提高太陽能電池的光電轉換效率。理論計算表明:雙結GaAs?太陽能電池的極限效率為30?%?,三結GaAs?太陽能電池的極限效率為38?%?,四結GaAs?太陽能電池的極限效率為41?%。

與硅基太陽能電池相比,?GaAs?太陽能電池具有更高的光電轉換效率、更強的抗輻照能力和更好的耐高溫性能,其廣泛應用在空間能源領域，如我國的神八宇宙飛船和“天宮一號”飛行器均采用了三結砷化鎵太陽能電池，其轉化效率達到26.8%。

GaAs?為直接躍遷型材料,而Si?為間接躍遷型材料。在可見光范圍內,?GaAs?材料的光吸收系數遠高于Si?材料。同樣吸收95?%的太陽光,?GaAs?太陽能電池只需5～10μm的厚度,而Si?太陽能電池則需大于150μm。因此,GaAs太陽能電池能制成薄膜型,質量可大幅減小。但是由于砷化鎵太陽能電池的襯底材料Ge或GaAs熱導系數較小，在使用中芯片內部產生的熱不能及時散出，降低了電池效率；同時Ge或GaAs襯底厚度大，柔性差，極易碎，不方便使用，造成了其應用受到限制。如果能夠把砷化鎵太陽能電池制成柔性薄膜太陽能電池，借助柔性薄膜太陽能電池的可以彎曲、便于攜帶的特點，能夠在多種生產與生活領域為人們提供電力，有廣泛的應用前景。

銅鉬銅（CMC）封裝材料是一種三明治結構的平板復合材料，它采用純鉬做芯材，雙面再覆以純銅或者彌散強化銅。這種材料的熱膨脹系數可調，熱導率高，耐高溫性能優異，在電子封裝中得到了廣泛的運用。銅鉬銅材料屬于金屬基平面層狀復合型電子封裝材料，這類電子封裝復合材料的結構是層疊式，一般分為三層，中間層為低膨脹材料層，兩邊為高導電導熱的材料層。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種厚度薄，柔性好，散熱好，效率高，牢固可靠的高效柔性砷化鎵太陽能電池。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種高效柔性砷化鎵太陽能電池，包括砷化鎵電池外延片，外延片結構從上至下包括砷化鎵電池外延層、緩沖層、襯底，砷化鎵電池外延層的受光面位于上部；所述受光面上設有上電極，所述襯底的下方依次設有金屬化層和銅鉬銅柔性基板，所述銅鉬銅柔性基板為銅鉬銅三層復合材料，包括底層銅、中間層鉬和頂層銅。

進一步地，所述襯底的厚度為70～110微米；所述銅鉬銅柔性基板的底層銅厚度為10～20微米，中間層鉬厚度為10～20微米，頂層銅厚度為10～20微米，銅鉬銅柔性基板的熱膨脹系數為（6～7）X10^-6/℃。

進一步地，所述外延片受光面上還設有減反射膜。

進一步地，所述減反射膜由上層的二氧化硅薄膜和下層的二氧化鈦薄膜構成，所述二氧化硅薄膜厚度為90±10nm，所述二氧化鈦薄膜厚度為60±10nm。

進一步地，所述金屬化層自下而上依次為鈦層、銀層、金層。

優選的，所述鈦層、銀層、金層的厚度分別為100nm、1000nm、60nm。

進一步地，所述外延片為三結砷化鎵電池外延片，所述外延片的厚度為90±10微米。

制備如上所述高效柔性砷化鎵太陽能電池的方法，包括如下步驟，

步驟一、外延片襯底減薄，拋光；

步驟二、外延片和銅鉬銅柔性基板鍵合：清洗外延片和銅鉬銅柔性基板的鍵合部位，在外延片襯底生長金屬化層，將金屬化層與銅鉬銅柔性基板對準、壓緊，最后放入晶片鍵合設備中，加溫、加壓完成鍵合，得到鍵合片；

步驟三、在外延層的上方制作上電極。