[發明專利]一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202110233503.3
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112750915B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 姜明序;吳致丞;張璐;高鵬;劉興江
• 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: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0693;H01L31/18
• 代理公司: 天津諾德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極及其制備方法，所述薄膜砷化鎵太陽電池上電極包括：底層金屬柵極、介質層和頂層金屬柵極，其中，所述底層金屬柵極、所述介質層和所述頂層金屬柵極由內向外依次設置于外延片的外表面上，所述底層金屬柵極和所述頂層金屬柵極連接。本發明提供的一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極及其制備方法具有如下優點和積極效果：使用局部絕緣型上電極結構，可以有效避免電池局部受壓時造成的短路現象，保證電池輸出效率；使用氧化物介質層作為絕緣結構，具有耐高溫、結合力好、絕緣性強等特點；采用了光刻技術和真空蒸發技術制備上電極，具有工藝簡單、技術成熟等特點。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極及其制備方法。

背景技術

金屬有機化合物氣相外延技術簡稱MOCVD，是用氫氣載氣將金屬有機化合物蒸汽和非金屬氫化物經過多路開關送入反應室內加熱的襯底上，通過分解反應而最終在其上生長出外延層的先進技術.它的生長過程涉及流體力學、氣相及固體表面反應動力學及二者相耦合的復雜過程，一般其外延生長是在熱力學近平衡條件下進行的。

以砷化鎵為襯底生長制備Ⅲ-Ⅴ族外延結構是制作太陽能電池及LED的重要技術手段，其中，太陽能電池可生長為多結太陽電池，其效率遠高于其他種類太陽電池。同時，由于砷化鎵屬于直接帶隙半導體，只需要較薄的結構就可以實現所需功能。目前，薄膜砷化鎵太陽電池多使用純金屬體系作為上電極使用，其缺點是由于金屬延展性較好且薄膜砷化鎵材料較脆，電極受到局部壓力時易造成電池破損，上下電極連接短路導致電池輸出功率大幅下降。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極，包括：底層金屬柵極、介質層和頂層金屬柵極，其中，所述底層金屬柵極、所述介質層和所述頂層金屬柵極由內向外依次設置于外延片的外表面上，所述底層金屬柵極和所述頂層金屬柵極連接。

優選地，所述底層金屬柵極包括：底層主柵、底層焊點和底層細柵，其中，所述底層主柵設置于太陽電池側邊，所述底層焊點等間距布置于所述底層主柵上，所述底層細柵均勻布置于所述外延片上，且與所述底層主柵垂直。

優選地，所述底層主柵的寬度范圍為0.2mm-1mm，所述底層主柵的長度范圍為5mm-100mm，所述底層細柵的寬度范圍為0.005mm-0.1mm，所述底層細柵的長度范圍為5mm-100mm，所述底層焊點的尺寸范圍為0.5mm×0.5mm-5mm×5mm。

優選地，所述頂層金屬柵極包括：頂層主柵、頂層焊點和頂層細柵，其中，所述頂層主柵設置于所述介質層側邊，所述頂層焊點等間距布置于所述頂層主柵上，所述頂層細柵均勻布置于所述介質層上，且與所述頂層主柵垂直。

優選地，所述頂層主柵的寬度范圍為0.2mm-1mm，所述頂層主柵的長度范圍為5mm-100mm，所述頂層細柵的寬度范圍為0.005mm-0.1mm，所述頂層細柵的長度范圍為5mm-100mm，所述頂層焊點的尺寸范圍為0.5mm×0.5mm-5mm×5mm。

優選地，所述外延片為薄膜砷化鎵外延片，且最外表面為N型砷化鎵接觸層。

優選地，所述介質膜為SiOx、AlOx、TiOx或SiNx。

優選地，所述介質膜的厚度為20nm-200nm。

優選地，所述介質層為分散不連續的圖形，且占據所述底層金屬柵極中底層主柵的面積為50％-80％，占據所述底層金屬柵極中底層焊點的面積為100％，占據所述底層金屬柵極中底層細柵的面積為10％-30％。

本發明還提供了一種薄膜砷化鎵太陽電池上電極的制備方法，所述薄膜砷化鎵太陽電池上電極包括如上述中任一所述薄膜砷化鎵太陽電池上電極，所述方法包括步驟：

將外延片放入丙酮中用超聲清洗5分鐘以上后沖水甩干；