[發明專利]一種GaAs雙面雙結薄膜太陽能電池結構及制備方法

在審

• 申請號: 202111334929.4
• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN114068751A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王智勇;黃瑞;蘭天
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078;H01L31/046;H01L31/0336;H01L31/20
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 林聰源

1.一種GaAs雙面雙結薄膜太陽能電池結構，其特征在于，包括：p型基底層；

所述p型基底層的一側依次形成有隧道結層、n型非晶硅層、第一i型非晶硅鈍化層、p⁺型非晶硅層、SiON鈍化層、第一透明導電薄膜和p型電極；

所述p型基底層的另一側依次形成有第二i型非晶硅鈍化層、n型非晶硅功能層、n⁺型非晶硅歐姆接觸層、第二透明導電薄膜和n型電極。

2.如權利要求1所述的GaAs雙面雙結薄膜太陽能電池結構，其特征在于，所述p型基底層為p型GaAs層或p型In_xGa_1-xAs層，0x1。

3.如權利要求1所述的GaAs雙面雙結薄膜太陽能電池結構，其特征在于，所述隧道結層由n型非晶硅和p型非晶硅組成，總厚度為5～20nm，摻雜濃度為5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n型非晶硅層的厚度為5～50nm，摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³～1×10²⁰/cm³；

所述第一i型非晶硅鈍化層的厚度為5～20nm；

所述p⁺型非晶硅層的厚度為5～20nm，摻雜濃度為5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n型非晶硅功能層的厚度為5～20nm，摻雜濃度為5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n⁺型非晶硅歐姆接觸層的厚度為5～20nm，摻雜濃度為5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³。

4.一種如權利要求1～3中任一項所述的GaAs雙面雙結薄膜太陽能電池結構的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1：p型基底層的制備：

取一塊p型GaAs單晶棒，用金剛石切割線從GaAs單晶棒切割出厚度為40～50μm的GaAs片；對切割出的GaAs片通過化學機械拋光工藝進一步地減薄，將厚度減薄至1～10μm，以留作備用；

步驟2：由n型非晶硅和p型非晶硅組成的隧道結層的制備：

采用等離子體增強化學氣相制備法在p型基底層的一側進行隧道結的制備，n型非晶硅厚度為1～10nm，p型非晶硅的厚度為1～10nm，制備溫度為400℃～600℃，腔室內的壓強為800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速為40sccm～60sccm，H₂的流速為300sccm～500sccm，PH₃的流速為2sccm～6sccm，整體制備的時間為60s～300s；

步驟3：非晶硅子電池的制備：

在所述隧道結層上利用PECVD依次制備n型非晶硅層、第一i型非晶硅層和p⁺型非晶硅層；制備的溫度為400℃～600℃，腔室內的壓強為800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速為40sccm～60sccm，H₂的流速為300sccm～500sccm，PH₃的流速為2sccm～6sccm，整體制備的時間為60s～300s；

步驟4：SiON鈍化層的制備：

在所述p⁺型非晶硅層上利用PECVD制備一層SiON鈍化層，厚度為5～20nm；制備溫度為200℃～900℃，腔室內的壓強為800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速為40sccm～60sccm，H₂的流速為300sccm～500sccm，N₂O的流速為20sccm～60sccm，整體制備的時間為20s～100s；

步驟5：GaAs異質結子電池的制備：

在p型基底層的另一側利用PECVD依次制備第二i型非晶硅鈍化層、n型非晶硅功能層和n⁺型非晶硅歐姆接觸層；制備溫度為400℃～600℃，腔室內的壓強為800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速為40sccm～60sccm，H₂的流速為300sccm～500sccm，PH₃的流速為2sccm～6sccm，整體制備時間為60s～300s；

步驟6：透明導電薄膜的制備：

分別在所述SiON鈍化層和n⁺型非晶硅歐姆接觸層上利用磁控濺射法制備一層透明導電薄膜；在電場和磁場的作用下，被加速的高能粒子Ar⁺轟擊銦錫合金靶材或氧化銦錫靶材表面，靶材表面的原子脫離原晶格而逸出，濺射粒子制備到基體表面與氧原子發生反應而生成氧化物薄膜；腔室內的壓強為500mTorr～1100mTorr，溫度為200℃～400℃，功率為300W～600W；

步驟7：電極的制備：

分別在GaAs雙面雙結太陽能電池的上下表面制備p型電極和n型電極，電極材料的組成為Ti/Al/Ti/Au或Au/Ge/Ni或Ti/Pd/Ag。