[發明專利]GaInP2/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 201611247545.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108269874A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 尹曉雪
• 申請（專利權）人: 西安科銳盛創新科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0735;H01L31/18
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本發明涉及一種GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備方法,包括(a)選取Si襯底；(b)利用磁控濺射法，在所述Si襯底上形成Ge外延層；(c)利用CVD方法，在所述Ge外延層上形成氧化層；(d)利用LRC工藝對所述Ge外延層進行晶化；(e)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層；(f)利用MOCVD工藝，在所述Ge外延層上形成GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池層，以完成所述GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備。本發明實施例采用LRC工藝制備GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池，通過連續LRC使Ge橫向結晶生長，從而減少由于晶格失配引起的位錯，制備出具有品質優良的襯底的GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備方法。

背景技術

GaAs基太陽能電池因其高的光電轉化效率而備受關注，其中多結疊層GaAs太陽能電池具有更高的效率。目前應用較為廣泛的多結太陽能電池是GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池，其襯底材料的選取至關重要。以Si為襯底，在其上外延生長Ge薄膜，將形成的Ge/Si襯底作為襯底材料，不僅可以降低成本，并且可以得到低位錯密度、高性能的太陽能電池。但是由于Si與Ge之間存在4.2％的晶格失配，Ge/Si襯底技術實現難度大。

目前常用的Ge/Si襯底技術是低溫Ge緩沖層技術和Ge組分漸變緩沖層技術。低溫Ge緩沖層技術生長的Ge外延層有較高的位錯密度，需要通過高溫退火進一步降低位錯密度，但是高溫退火中經常會出現Si,Ge相互擴散，影響器件的性能。Ge組分漸變緩沖層技術方法生長的Ge組分漸變緩沖層厚度較大，不利于對光的吸收。此外，該方法導致薄膜表面粗糙度較高，需要通過化學機械拋光來改善，又會導致工藝復雜且耗時。

因此，如何研制出高質量Ge/Si襯底的GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備工藝至關重要。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備方法。

具體地，本發明一個實施例提出一種GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備方法包括：

(a)選取Si襯底；

(b)利用磁控濺射法，在所述Si襯底上形成Ge外延層；

(c)利用化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD)方法，在所述Ge外延層上形成氧化層；

(d)利用激光再晶化(Laser Re-Crystallization,簡稱LRC)工藝對所述Ge外延層進行晶化；

(e)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層；

(f)利用金屬有機化合物化學氣相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition,簡稱MOCVD)工藝，在所述Ge外延層上形成GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池層，以完成所述GaInP₂/GaAs/Ge三結太陽能電池的制備

在本發明的一個實施例中，所述步驟(d)包括：

(d1)用激光照射帶有所述氧化層的所述Ge外延層直到所述Ge外延層升溫到第一溫度，在所述第一溫度下，所述激光照射部分的所述Ge外延層為熔融態且與其接觸的所述氧化層和所述Si襯底為非熔融態；

(d2)移除激光并使照射部分的所述Ge外延層冷卻以結晶；