[發明專利]一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片及其制作方法

在審

• 申請號: 202010313420.0
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111524984A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王兵;方亮;黃嘉敬;何鍵華;肖祖峰
• 申請（專利權）人: 中山德華芯片技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片，其特征在于，包括：

提供一柔性襯底，按照層狀疊加結構在柔性襯底表面依次設有第二鍵合層、第一鍵合層，第一電極；

按照層狀疊加結構依次設于第一電極表面的GaInAs底電池、緩沖層、第二隧道結、GaAs中電池、第一隧道結、GaInP頂電池、接觸層；

設于接觸層表面的第二電極，設于第二電極表面的減反膜；

其中，所述第一電極和第二電極為同向水平電極。

2.根據權利要求1所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片，其特征在于：所述柔性襯底由Cu、Au、W、Cr中的一種或幾種組成；所述第一鍵合層和第二鍵合層由Au、Ni、Sn中的一種或幾種組成；所述第一電極由Au、Ni、Ag、Ti、Zn中的一種或幾種組成；所述第二電極由Au、Ni、Ag、Ti、Ge、Cu中的一種或幾種組成。

3.根據權利要求1所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片，其特征在于：所述所述減反膜由TiO₂、Al₂O₃組成。

4.根據權利要求1所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片，其特征在于：所述第一電極面積大于GaInAs底電池面積；所述第二電極為柵狀，其面積與接觸層面積相同，但小于GaInP頂電池的面積；所述減反膜覆蓋在GaInP頂電池表面，面積相等。

5.一種權利要求1至4任意一項所述柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供砷化鎵襯底；

在砷化鎵襯底表面依次制作剝離層、接觸層、GaInP頂電池、第一隧道結、GaAs中電池、第二隧道結、緩沖層、GaInAs底電池；

在GaInAs底電池表面制作第一電極，在第一電極表面制作第一鍵合層；

提供一柔性襯底，在柔性襯底表面制作第二鍵合層，將第一鍵合層與第二鍵合層鍵合，形成砷化鎵電池半成品；

對砷化鎵電池半成品剝離層進行腐蝕，剝離砷化鎵襯底并裸露出接觸層，在接觸層表面制作第二電極，對接觸層進行腐蝕，裸露出GaInP頂電池；

在GaInP頂電池表面制作減反膜，對砷化鎵電池半成品進行貫穿刻蝕至第一電極，得到所需的柔性砷化鎵太陽能電池芯片。

6.根據權利要求5所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于：所述砷化鎵襯底不摻雜單晶砷化鎵材料。

7.根據權利要求5所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于：對砷化鎵電池半成品剝離層腐蝕采用的是濕法腐蝕。

8.根據權利要求5所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于：對接觸層進行腐蝕，具體如下：

使用檸檬酸與雙氧水混合溶液對接觸層進行濕法腐蝕，由于存在第二電極作為掩膜，濕法腐蝕僅會對無掩膜區域腐蝕至GaInP頂電池，使GaInP頂電池裸露出來；其中，混合溶液由1g固體檸檬酸、3ml雙氧水、10ml水配比而成。

9.根據權利要求5所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于：在GaInP頂電池表面制作減反膜，采用的方法是等離子體輔助電子束蒸鍍，具體如下：

首先對第二電極表面制作光刻膠掩膜，減反膜蒸鍍完成后，通過撕膜方式去除第二電極表面的減反膜，再去除第二電極表面的光刻膠掩膜。

10.根據權利要求5所述的一種柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制作方法，其特征在于：對砷化鎵電池半成品進行貫穿刻蝕至第一電極，具體是使用電感耦合等離子體對砷化鎵電池半成品進行貫穿刻蝕，將砷化鎵電池半成品的部分減反膜與外延層刻蝕；其中，刻蝕采用二次分段刻蝕，依次針對不同的結構和成分選擇不同的刻蝕方法，第一段刻蝕使用氣體Cl₂與BCl₃刻蝕至GaInAs底電池，第二段刻蝕使用氣體BCl₃與Ar₂刻蝕至第一電極，分段刻蝕能夠提高刻蝕的良率，減少對各層結構的損傷。