[發明專利]一種鍺太陽能電池及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110768999.4
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113611760B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 牛文龍;楊文奕;劉建慶;吳倩
• 申請（專利權）人: 中山德華芯片技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/036;H01L31/04;H01L31/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明公開了一種鍺太陽能電池及其制備方法和應用，屬于太陽能電池技術領域。本發明提供的鍺太陽能電池，包括依次疊加設置的鍺襯底和外延片；鍺襯底遠離外延片一側表面，設置有溝槽；溝槽的設置方向與鍺襯底的111晶向相交錯。本發明的鍺太陽能電池通過優化結構設計，能夠實現常規剛性太陽能電池的球面彎曲，同時降低了傳統鍺太陽能電池的重量。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種鍺太陽能電池及其制備方法和應用。

背景技術

現有的太陽能電池主要有柔性薄膜類太陽能電池和剛性太陽能電池兩大類。其中柔性太陽能電池可在一定程度上進行彎折，適用場景更廣泛；但是通常來說，柔性太陽能電池的穩定性和抗輻射穩定性較差，性能衰減速率較高。

因此，考慮到太陽能電池的更換成本以及與現有航天器結構的匹配性，航天器上搭載的太陽能電池，通常為剛性太陽能電池。

在剛性太陽能電池中，鍺三結太陽能電池的轉化效率、抗輻射閾值高、性能衰減小等優勢，但是鍺太陽能電池還具有重量大、不能實現柔性等缺點有待改善。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種鍺太陽能電池，通過優化結構設計，能夠實現常規剛性太陽能電池的球面彎曲，同時降低了傳統鍺太陽能電池的重量。

本發明還提出一種上述鍺太陽能電池的制備方法。

本發明還提出一種具有上述鍺太陽能電池的光伏供電系統。

本發明還提出一種具有上述鍺太陽能電池的高空飛行器。

根據本發明的一個方面，提出了一種鍺太陽能電池，包括依次疊加設置的鍺襯底和外延片；

所述鍺襯底遠離所述外延片一側表面，設置有溝槽；

所述溝槽的設置方向與所述鍺襯底的（111）晶面相交錯。

根據本發明的一種優選的實施方式，至少具有以下有益效果：

（1）本發明提供的鍺太陽能電池，相當于在溝槽設置位置進行了減薄處理，因此相較于不進行襯底處理的鍺太陽能電池，減輕了重量，同時獲得了一定的柔性，使其可進行一定程度的曲面彎曲；同時，又因為其具備了一定的柔性，因此在后期封裝等工藝中，降低了破損幾率。

（2）鍺太陽能電池發生破裂的表層原因是：鍺太陽能電池制備過程中，需經由溶液沖刷、拋動、超聲、機械手臂取放等工序，這可能會使外延片發生暗裂；又因為每一層（外延層、襯底層等）的熱膨脹系數不一樣，因此在經受“合金步驟”高溫時，鍺太陽能電池的內應力增大，進而使外延片的暗裂擴大；

其發生破裂的主要因素是：鍺襯底沿與（111）晶面交錯的方向生長，（111）晶面是鍺襯底的解理面，也就是加工或運輸構成中最容易產生暗裂紋的方向，在合金步驟內應力的作用下，上述暗裂紋甚至可能沿（111）晶面，延伸至整個鍺太陽能電池片，進而導致其報廢；

本發明提供的鍺太陽能電池，一方面鍺襯底具有未設置溝槽的位置，能夠有效阻擋暗裂的擴散，具體的，當暗裂遇到未設置溝槽的位置時，由于高度差的存在（和溝槽之間），暗裂的擴散方向會轉而沿（111）晶面進行，而（111）晶面為鍺晶體的滑移面，原子堆疊密集，化學鍵豐富，相對于（111）晶面，（111）晶面容易發生破裂；

另一方面，本發明設置溝槽的方向避開了鍺襯底的（111）晶面，也就是提供了一種誘導彎曲方向，沿上述誘導彎曲方向彎曲時，（111）晶面所受到的張力較小，這相當于保護了鍺襯底的最脆弱部位；同時，鍺襯底上，未設置溝槽的部位，相當于為整個鍺太陽能電池提供了骨架支撐，兼顧了其強度；

因此相較于整體減薄襯底、未處理鍺襯底，或者沿鍺襯底的（111）晶面設置溝槽形成的鍺太陽能電池；本發明提供的鍺太陽能電池的破片幾率較低。