[發明專利]一種超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202010528210.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111725340A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 楊文奕;王兵;何鍵華;黃嘉敬;曾桂平
• 申請（專利權）人: 中山德華芯片技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;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

本發明公開了一種超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片及其制備方法，該超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片包括：PI膜；PI膜上表面設有P型電極；P型電極上的P型InGaAs接觸層、InGaAs底電池、緩沖層、第二隧穿結、GaAs中電池、第一隧穿結、GaInP頂電池、N型GaAs接觸層；N型GaAs接觸層上的N型電極與減反膜。本發明使用柔性PI膜作為柔性砷化鎵太陽電池芯片的支撐襯底，彎曲半徑更小、功重比更高，對比無襯底工藝，保證了電池片后續封裝與布片的可行性，采用正負電極同向結構，便于焊接。

技術領域

本發明涉及太陽能電池的技術領域，尤其是指一種超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片及其制備方法。

背景技術

業內習知，與硅晶體太陽能電池和傳統薄膜電池相比，GaAs太陽能電池又具有轉換效率高，性能衰減少，耐溫性能好，使用壽命長的特點。相比剛性太陽能電池，柔性薄膜太陽能電池重量輕、可彎曲、表面覆蓋性好等優點，符合航空航天領域對太陽電池功重比要求高的特點。目前柔性GaAs太陽能電池多采用金屬支撐襯底，尤其在航天領域，仍然存在功重比不夠高的缺點。而對于采用無襯底工藝的砷化鎵太陽能電池，僅保留外延層來提升功重比，雖然功重比更高，但僅保留外延層，由于外延層抗機械沖擊能力很差，在后續焊接封裝中，太陽能電池片極易破損，不具備實際量產能力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片及其制備方法，解決了目前柔性砷化鎵太陽電池普遍采用金屬支撐襯底帶來的功重比不足的問題以及采用無襯底工藝存在的機械沖擊能力差，后續焊接封裝極易破損太陽能電池片，無法實現量產等問題。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片，包括：

PI膜；

PI膜上表面設有P型電極；

P型電極上按照層狀結構依次疊加的P型InGaAs接觸層、InGaAs底電池、緩沖層、第二隧穿結、GaAs中電池、第一隧穿結、GaInP頂電池、N型GaAs接觸層；

N型GaAs接觸層上的N型電極和減反膜；

其中，所述P型電極和N型電極為同向電極。

進一步，所述PI膜由聚酰亞胺膜涂覆有機硅類壓敏膠構成。

進一步，所述P型電極由Au、Ag、Ti、Ni、Pd、Zn、Cu中的一種或幾種材料組成。

進一步，所述N型電極由Au、Ag、Ti、Ni、Pd、Ge、Cu中的一種或幾種材料組成。

進一步，所述減反膜由TiO₂、Al₂O₃組成。

本發明也提供了一種上述超薄柔性砷化鎵太陽能電池芯片的制備方法，包括以下步驟：

提供一砷化鎵襯底；

依次生長AlAs犧牲層、N型GaAs接觸層、GaInP頂電池、第一隧穿結、GaAs中電池、第二隧穿結、緩沖層、InGaAs底電池和P型InGaAs接觸層，得到外延片；

在外延片上表面制作P型電極，在P型電極表面貼附PI膜，在PI膜與外延片上表面涂覆光刻膠；

將外延片浸入剝離液中，通過腐蝕AlAs犧牲層完成砷化鎵襯底與外延層的剝離，得到貼膜外延層；

去除貼膜外延層表面光刻膠，使用雙面熱解膠膜將貼膜外延層下表面與剛性襯底粘結，得到假襯底外延層；

在假襯底外延層上表面制作N型電極；