(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112614901 A(43)申请公布日 2021.04.06
(21)申请号 202011506396.9(22)申请日 2020.12.18
(71)申请人 中山德华芯片技术有限公司
地址 528437 广东省中山市火炬开发区火
炬路22号之二第3-4层(72)发明人 杨文奕 张小宾 刘建庆 (74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
代理人 何嘉杰(51)Int.Cl.
H01L 31/0216(2014.01)H01L 31/0224(2006.01)H01L 31/0687(2012.01)H01L 31/18(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图2页
(54)发明名称
一种砷化镓多结太阳能电池芯片及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种砷化镓多结太阳能电池芯片及其制备方法，包括衬底、电池功能层、减反射层、欧姆接触层以及正面电极，衬底、电池功能层、减反射层依次叠层设置，减反射层上设置有裸露口，衬底的背部设置有背面电极，欧姆接触层设置在电池功能层上并且位于裸露口处，正面电极与欧姆接触层连接并且裸露于减反射层外，减反射层不会覆盖在正面电极上，正面电极能够正常地对光线反射，使得正面电极的温度相对降低，正面电极能够更好地与外界部件焊接，提高电池转化效率。CN 112614901 ACN 112614901 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种砷化镓多结太阳能电池芯片，其特征在于，包括：依次叠层设置的衬底、电池功能层以及减反射层，所述减反射层上设置有裸露口，所述衬底的背部设置有背面电极；欧姆接触层，所述欧姆接触层设置在所述电池功能层上并且位于所述裸露口处；正面电极，与所述欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外。2.根据权利要求1所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，其特征在于：所述正面电极还包括主栅电极以及多个细栅电极，所述主栅电极设置在所述减反射层上，所述细栅电极设置在所述欧姆接触层上，多个所述细栅电极与所述主栅电极连接。
3.根据权利要求2所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，其特征在于：所述减反射层与所述电池功能层之间设置有支撑层，所述主栅电极位于所述支撑层的上方。
4.根据权利要求3所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，其特征在于：所述支撑层与所述欧姆接触层厚度相等。
5.根据权利要求3所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，其特征在于：所述电池功能层包括依次叠层设置的Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池，所述Ge子电池设置在所述衬底上，所述减反射层设置在所述GaInP子电池上。
6.一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，包括以下步骤：在衬底上依次生成电池功能层以及欧姆接触层；采用光刻工艺在欧姆接触层上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域外的欧姆接触层；
采用蒸镀工艺在经过腐蚀工艺后的电池功能层以及欧姆接触层表面形成减反射层；采用光刻工艺在减反射层上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域上的减反射层；制备正面电极，正面电极与欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外。7.根据权利要求6所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，其特征在于：所述正面电极还包括主栅电极以及多个细栅电极；
在采用光刻工艺在欧姆接触层上定义电极区域中，该电极区域包括主栅电极区域以及细栅电极区域，采用腐蚀工艺除去主栅电极区域和细栅电极区域外的欧姆接触层；
采用光刻工艺在减反射层上定义细栅电极区域，而后采用腐蚀工艺除去细栅电极区域中的减反射层，而主栅电极区域处的欧姆接触层作为支撑层；
制备所述主栅电极以及所述细栅电极，所述细栅电极与所述欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外，所述主栅电极设置在所述减反射层上并且位于所述支撑层上方，所述细栅电极与所述主栅电极连接。
8.根据权利要求6所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，其特征在于：所述衬底为Ge衬底，所述电池功能层包括Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池，所述欧姆接触层为GaAs欧姆接触层；
采用MOCVD在Ge衬底上依次生成Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池以及GaAs欧姆接触层。
9.根据权利要求6所述的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，其特征在于：采用氢氟酸腐蚀除去电极区域中的减反射层。
2
CN 112614901 A
说 明 书
一种砷化镓多结太阳能电池芯片及其制备方法
1/5页
技术领域
[0001]本发明涉及电池制造技术领域，特别涉及一种砷化镓多结太阳能电池芯片及其制备方法。
背景技术
[0002]传统的砷化镓多结太阳电池，在制备电池芯片后，会在电池功能层的正面覆盖减反射层，降低对光的反射，提高电池功能层对光的吸收效率，但是，在生成减反射层时，以往的制备工艺会使得传统的砷化镓多结太阳电池上的减反射层连同正面电极覆盖，导致正面电极上的反射率下降，光照射在正面电极上转化成热量，提高了电极的温度，降低了电池的转化效率。而在正面电极与外界焊接时，减反射膜会对焊接造成阻碍，在焊接前需要对正面电极的焊接区域上的减反射膜进行剥离，若不彻底容易导致焊接性能差或可靠性差。发明内容
[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种砷化镓多结太阳能电池芯片，正面电极裸露于减反射层外，降低正面电极上的温度，提高电池转化效率。
[0004]本发明还提出一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，使得电池成品的正面电极裸露于减反射层外，提高电池转化效率，生产快捷高效。
[0005]根据本发明的第一方面实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，包括：依次叠层设置的衬底、电池功能层以及减反射层，所述减反射层上设置有裸露口，所述衬底的背部设置有背面电极；欧姆接触层，所述欧姆接触层设置在所述电池功能层上并且位于所述裸露口处；正面电极，与所述欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外。[0006]根据本发明实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，至少具有如下有益效果：[0007]本发明砷化镓多结太阳电池芯片，减反射层设置在电池功能层上，减反射膜能够
而欧姆接触层减少电池功能层的表面对光线的反射，提高电池功能层对光线的吸收能力，
设置在裸露口处，并且正面电极穿过裸露口与欧姆接触层连接，从而使得正面电极可以正常地与电池功能层导电连接，而减反射层不会覆盖在正面电极上，正面电极能够正常地对光线反射，使得正面电极的温度相对降低，提高电池转化效率。[0008]根据本发明的一些实施例，所述正面电极还包括主栅电极以及多个细栅电极，所述主栅电极设置在所述减反射层上，所述细栅电极设置在所述欧姆接触层上，多个所述细栅电极与所述主栅电极连接。
[0009]根据本发明的一些实施例，所述减反射层与所述电池功能层之间设置有支撑层，所述主栅电极位于所述支撑层的上方。[0010]根据本发明的一些实施例，所述支撑层与所述欧姆接触层厚度相等。[0011]根据本发明的一些实施例，所述电池功能层包括依次叠层设置的Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池，所述Ge子电池设置在所述衬底上，所述减反射层设置在所述GaInP子
3
CN 112614901 A
说 明 书
2/5页
电池上。
[0012]根据本发明第二方面实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，包括以下步骤：在衬底上依次生成电池功能层以及欧姆接触层；采用光刻工艺在欧姆接触层上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域外的欧姆接触层；采用蒸镀工艺在经过腐蚀工艺后的电池功能层以及欧姆接触层表面形成减反射层；采用光刻工艺在减反射层上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域中的减反射层；制备正面电极，正面电极与欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外。
[0013]根据本发明实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0014]本发明砷化镓多结太阳电池芯片的制备方法，在生成电池功能层以及欧姆接触层后，采用光刻工艺定义划分电极区域，并且腐蚀掉电极区域外的欧姆接触层，再蒸镀出减反射层，而此时再次在减反射层上定义电极区域，腐蚀工艺除去电极区域中的减反射层，再制备正面电极，从而正面电极能够与欧姆接触层紧密连接并且裸露于所述减反射层外，而减反射层可以降低光线反射率，使得更多的光线被电池功能层采集转化，本设计提高电池转化效率，正面电极能够更好地与外界部件焊接，生产快捷高效。[0015]根据本发明的一些实施例，所述正面电极还包括主栅电极以及多个细栅电极；在采用光刻工艺在欧姆接触层上定义电极区域中，该电极区域包括主栅电极区域以及细栅电极区域，采用腐蚀工艺除去主栅电极区域和细栅电极区域外的欧姆接触层；采用光刻工艺在减反射层上定义细栅电极区域，而后采用腐蚀工艺除去细栅电极区域中的减反射层，而主栅电极区域处的欧姆接触层作为支撑层；制备所述主栅电极以及所述细栅电极，所述细栅电极与所述欧姆接触层连接并且裸露于所述减反射层外，所述主栅电极设置在所述减反射层上并且位于所述支撑层上方，所述细栅电极与所述主栅电极连接。[0016]根据本发明的一些实施例，所述衬底为Ge衬底，所述电池功能层包括Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池，所述欧姆接触层为GaAs欧姆接触层；[0017]根据本发明的一些实施例，采用MOCVD在Ge衬底上依次生成Ge子电池、GaAs子电池、GaInP子电池以及GaAs欧姆接触层。[0018]根据本发明的一些实施例，采用氢氟酸腐蚀除去电极区域中的减反射层。[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1为本发明砷化镓多结太阳电池芯片其中一种实施例的截面结构示意图；[0022]图2为本发明砷化镓多结太阳电池芯片其中一种实施例的俯视图；
[0023]图3为本发明砷化镓多结太阳电池芯片的制备方法其中一种实施例的工艺流程图。
[0024]附图标记：[0025]衬底100、电池功能层200、Ge子电池210、GaAs子电池220、GaInP子电池230、减反射
4
CN 112614901 A
说 明 书
3/5页
层300、裸露口310、正面电极400、主栅电极410、细栅电极420、欧姆接触层500、支撑层510、背面电极600。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。[0029]本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0030]如图1‑3所示，根据本发明的第一方面实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片，包括衬底100、电池功能层200、减反射层300、欧姆接触层500以及正面电极400，衬底100、电池功能层200、减反射层300依次叠层设置，减反射层300上设置有裸露口310，衬底100的背部设置有背面电极600，欧姆接触层500设置在电池功能层200上并且位于裸露口310处，正面电极400与欧姆接触层500连接并且裸露于减反射层300外。[0031]其中，在本发明的一些实施例中，电池功能层200包括依次叠层设置的Ge子电池210、GaAs子电池220、GalnP子电池230，Ge子电池210设置在衬底100上，减反射层300设置在GaInP子电池230上，而衬底100为Ge衬底，欧姆接触层500为GaAs欧姆接触层。[0032]本发明砷化镓多结太阳电池芯片，减反射层300设置在电池功能层200上，减反射膜能够减少电池功能层200的表面对光线的反射，提高电池功能层200对光线的吸收能力，而欧姆接触层500设置在裸露口310处，并且正面电极400穿过裸露口310与欧姆接触层500连接，从而使得正面电极400可以正常地与电池功能层200导电连接，而减反射层300不会覆盖在正面电极400上，正面电极400能够正常地对光线反射，使得正面电极400的温度相对降低，正面电极400能够更好地与外界部件焊接，提高电池转化效率。[0033]在本发明的一些实施例中，如图2所示，正面电极400还包括主栅电极410以及多个细栅电极420，主栅电极410设置在减反射层300上，细栅电极420设置在欧姆接触层500上，多个细栅电极420与主栅电极410连接，具体地，细栅电极420汇聚在主栅电极410上，细栅电极420和主栅电极410均用于与外界部件焊接以实现导电连接，而主栅电极410面积较大，可
5
CN 112614901 A
说 明 书
4/5页
以满足更多的或者更大的焊点，而细栅电极420在与外界部件焊接的同时，还需要通过欧姆接触层500与电池功能层200导电连接，而主栅电极410则可以无需与通过欧姆接触层500与电池功能层200导电连接，因此，减反射层300在主栅电极410处无需设置裸露口310，主栅电极410直接设置在减反射层300上，可以一定程度上降低了主栅电极410下太阳电池功能层200漏电带来的影响。
[0034]在本发明的一些实施例中，如图1所示，减反射层300与电池功能层200之间设置有支撑层510，主栅电极410位于支撑层510的上方，支撑层510可以与欧姆接触层500为同一中材质，支撑层510起到支撑主栅电极410一定高度的作用，由于一般减反射层300厚度可以忽略不计，而细栅电极420有欧姆接触层500进行支撑，因此支撑层510可以使得主栅电极410与细栅电极420的高度基本接近，从而便于主栅电极410与细栅电极420连接。[0035]进一步地，支撑层510与欧姆接触层500厚度可以相等，从而更有利于主栅电极410与细栅电极420连接。
[0036]根据本发明第二方面实施例的一种砷化镓多结太阳能电池芯片的制备方法，如图1‑3所示，包括以下步骤：在衬底100上依次生成电池功能层200以及欧姆接触层500；采用光刻工艺在欧姆接触层500上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域外的欧姆接触层500；采用离子辅助电子束蒸镀工艺在经过腐蚀工艺后的电池功能层200以及欧姆接触层500表面形成减反射层300；采用光刻工艺在减反射层300上定义电极区域；采用腐蚀工艺除去电极区域中的减反射层300；制备正面电极400，正面电极400与欧姆接触层500连接并且裸露于减反射层300外。
[0037]本发明砷化镓多结太阳电池芯片的制备方法，在生成电池功能层200以及欧姆接触层500后，采用光刻工艺定义划分电极区域，并且腐蚀掉电极区域外的欧姆接触层500，再蒸镀出减反射层300，而此时再次在减反射层300上定义电极区域，腐蚀工艺除去电极区域中的减反射层300，再制备正面电极400，从而正面电极400能够与欧姆接触层500紧密连接并且裸露于减反射层300外，而减反射层300可以降低光线反射率，使得更多的光线被电池功能层200采集转化，本设计提高电池转化效率，生产快捷高效，在制备过程中，正面电极400完全没有与减反射层300接触，减反射层300不会对正面电极400上的焊接工序造成任何影响，正面电极400能够更好地与外界部件焊接。[0038]其中，正面电极400还包括主栅电极410以及多个细栅电极420；在采用光刻工艺在欧姆接触层500上定义电极区域中，该电极区域包括主栅电极410区域以及细栅电极420区域，采用腐蚀工艺除去主栅电极410区域和细栅电极420区域外的欧姆接触层500；采用光刻工艺在减反射层300上定义细栅电极420区域，而后采用腐蚀工艺除去细栅电极420区域中的减反射层300，而主栅电极410区域处的欧姆接触层500作为支撑层510；制备主栅电极410以及细栅电极420，细栅电极420与欧姆接触层500连接并且裸露于减反射层300外，主栅电极410设置在减反射层300上并且位于支撑层510上方，细栅电极420与主栅电极410连接。[0039]因此，与主栅电极410配合的支撑层510能够和与细栅电极420的欧姆接触层500在同一工序中形成，进而使得主栅电极410和细栅电极420处于相同高度，便于连接。[0040]具体地，衬底100为Ge衬底，电池功能层200包括Ge子电池210、GaAs子电池220、GalnP子电池230，欧姆接触层500为GaAs欧姆接触层；[0041]在本发明的一些实施例中，采用MOCVD在Ge衬底上依次生成Ge子电池210、GaAs子
6
CN 112614901 A
说 明 书
5/5页
电池220、GaInP子电池230以及GaAs欧姆接触层。[0042]在本发明的一些实施例中，采用氢氟酸腐蚀除去电极区域中的减反射层300。[0043]在制成初步的电池芯片后，还可以经过退火、切割、侧壁钝化，形成砷化镓多结太阳电池芯片成品。
[0044]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0045]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
7
CN 112614901 A
说 明 书 附 图
1/2页
图1
图2
8
CN 112614901 A
说 明 书 附 图
2/2页
图3
9
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容