一種倒置結構的雙面受光GaAs多結太陽電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及砷化鎵多結太陽電池生產技術領域。
【背景技術】
[0002]我國的太陽電池迅速發展，其中GaAs太陽電池為航天事業承擔著重要角色。目前GaAs多結太陽電池主要有以Ge和GaAs為襯底正裝多結太陽電池，以及倒置結構的多結太陽電池，其中倒置多結太陽電池因為各結電池帶隙較好的匹配全光譜，有助于太陽光吸收，使得其光電轉換效率始終遠遠領先于其它太陽電池，備受人們的青睞。倒裝太陽電池雖然轉換效率較高，但因使用約2-3um的Au鍵合，電池片的重量增加6-8%，相反以Ge襯底正裝多結太陽電池效率從29%提高到倒裝電池的32%，效率提高了約9%，對比來看，太陽電池的重量比功率提高的微乎其微！
[0003]詳細步驟如下:
[0004]1、外延生長:
[0005]采用MOCVD設備在GaAs襯底上依次生長N型GaAs的緩沖層、GaInP腐蝕截止層、N型GaAs接觸層、GaInP頂電池、第一隧穿結、GaAs中電池、第二隧穿結、InGaAs底電池和P型InGaAs接觸層完成外延片的生長。
[0006]2、襯底轉移:
[0007]選取導電類型為P型的轉移Si襯底，經清洗備用；在電池外延片的底電池背部和轉移Si襯底正面，分別通過電子束依次蒸鍍T1、Pt和Au層，再將蒸鍍完電池外延片與轉移Si襯底進行金屬鍵合。
[0008]3、襯底剝離:
[0009]采用氨水、雙氧水腐蝕液去除金屬鍵合后的電池外延結構上的GaAs襯底。
[0010]4、電極制作:
[0011]采用負性光刻膠工藝光刻電極柵線圖形，用電子束和熱阻真空蒸鍍的方式，在頂電池歐姆接觸層上制備金屬電極，并通過有機剝離將完成上電極制作；在轉移Si襯底背面蒸鍍制備下電極。
[0012]5、減反射膜:
[0013]將完成選擇性腐蝕的電池片，采用電子束蒸鍍的方法蒸鍍T12Al2O3雙層減反射膜。
[0014]6、退火、劃片、端面處理完成倒裝太陽電池芯片制作。
[0015]形成的產品如圖1所示:在下電極21上方依次有襯底層22、金屬鍵合層23、一個倒裝的電池外延層24、減反射膜25，兩個上電極26與電池外延層24導電連接。
[0016]這種GalnP/GaAs/InGaAs倒裝三結太陽電池目前效率最高的效率在32%左右，在光譜AM O下，標準光強為136.7mw/cm2,輸出功率約為43.74 mw/cm2率，已經接近理論值。由于太陽光經過大氣層會發生反射和散射，這樣很多太陽光沒有被利用，極大程度上是一種資源的浪費，直接影響太陽電池的電輸出功率，況且反射和散射的太陽光照射在太陽電池組件背面會發熱，影響產品的使用壽命。
[0017]現今為提高電池的輸出功率的常規思路，就是提高其電池的光電轉化效率來改變重量比功率，這個思路模式禁錮和忽略了空間中電池體背面受光部分。
【實用新型內容】
[0018]針對現有技術的不足，本實用新型目的是提出一種能提高太陽電池光電轉化的輸出功率從而提高重量比功率的倒置結構的雙面受光GaAs多結太陽電池。
[0019]本實用新型包括半絕緣或絕緣永久襯底，在所述永久襯底的正反兩面分別通過鍵合層各自連接正電池外延層和反電池外延層，在正電池外延層的表面設置正電池上電極，在反電池外延層的表面設置反電池上電極，在正電池外延層和反電池外延層的表面分別設置減反射膜，在所述永久襯底的正反兩面分別刻穿露出作為正電池下電極、反電池下電極的鍵合層。
[0020]由于永久襯底的絕緣作用，本實用新型在同一個永久襯底的正反兩面同時制有負為獨立的正面電池和反面電池，正、反面電池均可吸收光轉化電能，本實用新型能有效地利用各部分入射、反射和散射的太陽光，兩電池同時工作增加了太陽電池的電輸出功率，二者同時工作、互不影響。另外，由于本實用新型只采用一個永久襯底，提高了太陽電池重量比功率，減輕空間用太陽電池運行的承載負擔。本實用新型將同一電池的上電極和下電極布置在永久襯底的同一側，而不是傳統上下輸出的垂直結構，使兩電池能夠不受干擾獨立工作，也利于認別，方便引線的連接。
[0021]另外，為了使金剛石劃片機能夠正常的切在正反兩面太陽電池切割槽中，減少電池芯片因切割位置的差異造成產品失效和性能的不良，本實用新型所述正電池上電極和反電池上電極對稱布置在所述永久襯底的正反兩面。
[0022]同理，所述正電池下電極和反電池下電極對稱布置在所述永久襯底的正反兩面。
[0023]本實用新型采用三明治鍵合方式，工藝簡單，操作方便，僅使用一次鍵合的方式，即可將兩個獨立的電池背靠背地粘在導電和散熱較好的襯底上。正反面經過同步的選擇性腐蝕、減反射膜蝕刻、劃片和斷面腐蝕等一系列的器件工藝，完成雙面可以吸收太陽光的電池，這樣正反面的電池同時工作，輸出電轉化功率，彌補了損失掉光源的功效，提高了該電池的重量比功率，減輕了火箭的運載和衛星的飛行負擔。
【附圖說明】
[0024]圖1為電池外延片結構示意圖。
[0025]圖2為現有技術產品的結構示意圖。
[0026]圖3為本明產品下電極未形成時結構示意圖。
[0027]圖4為本明產品的結構示意圖。
[0028]圖5為圖4的俯視圖。
[0029]圖6為圖4的仰視圖。
【具體實施方式】
[0030]一、參照圖2、3、4，5、6詳細描述本實用新型生產工藝:
[0031]1、外延片生長:
[0032]采用MOCVD設備在350um的GaAs襯底10上依次生長N型GaAs的緩沖層IUGaInP腐蝕截止層12、N型GaAs接觸層13、GaInP頂電池14、第一隧穿結15、GaAs中電池16、第二隧穿結17、InGaAs底電池18和P型InGaAs接觸層19，完成具有臨時襯底的外延片的外延層生長。如圖2所示。
[0033]2、電池外延片鍵合層蒸鍍:選取兩片上述電池外延片激光打標進行編號，使用丙酮、異丙醇有機超聲清洗lOMin、干燥15Min，在P型InGaAs接觸層19上分別通過電子束依次蒸鍍T1、Pt和Au金屬鍵合層，總厚度不低于lum。
[0034]3、永久襯底鍵合層蒸鍍:
[0035]選取一片厚200um雙面拋光且正反兩面經過氧化處理的Si半絕緣襯底35，經有機超聲lOMin、干燥15Min，并在干燥后的Si半絕緣襯底35的正反兩面分別通過電子束依次蒸鍍T1、Pt和Au金屬鍵合層34、36，各面的總厚度不低于lum。
[0036]以上Si半絕緣襯底35可以用常規的GaAs襯底、藍寶石襯底或SiC襯底的任意一種替代。
[0037]4、襯底轉移:
[0038]將所述兩片蒸鍍T1、Pt和Au金屬鍵合層后的外延片與一片片蒸鍍T1、Pt和Au金屬鍵合層34、36的Si半絕緣襯底35的正反兩面倒裝式合在一起，經過高溫加熱到400°C、加壓到7000kg/cm2進行三明治鍵合20min，使所述兩電池片與Si襯底牢牢地粘附起來，形