一種集成二極管式太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能電池領域，主要公開了一種集成二極管式太陽電池。該集成二極管式太陽電池包括電池主體，旁路二極管以及位于所述電池主體與所述旁路二極管之間的隔離槽；所述電池主體由下至上依次包括：下電極層，P型Ge襯底，Ge外延層，GaInP外延層，GaAs子電池，GaInP子電池以及上電極層；所述旁路二極管由下至上依次包括：下電極層，P型Ge襯底，Ge外延層，位于所述Ge外延層周邊的膠膜以及上電極層；所述隔離槽由下至上包括：下電極層和P型Ge襯底。本實用新型的有益效果是：由于旁路二極管采用Ge外延層的單一PN結結構，所以有效降低其開啟電壓和熱損耗，從而易于其啟動并產熱少，從而保證本實用新型在工作過程中具有更高的可靠性。
【專利說明】
_種集成二極管式太陽電池
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽電池領域，尤其是涉及一種集成二極管式太陽電池。
【背景技術】
[0002]目前，在太陽電池中的旁路二極管制造分為分體式和集成式。分體式即旁路二極管與電池分別設計與制造;集成式即旁路二極管與電池主體在同一晶片上共同設計與制造。由于集成式的旁路二極管太陽電池能夠簡化生產制作的工藝流程，因此太陽電池與旁路二極管相結合的需求會越來越強烈。
[0003]然而，傳統的旁路二極管均采用多節結構設計，即旁路二極管保留了太陽電池主體的GalnP/GaAs/Ge多結結構。該結構的旁路二極管具有開啟電壓高以及串聯電阻大的缺點，所以極易造成旁路二極管在工作過程中失效的后果。加之，傳統旁路二極管并未對其邊緣結進行保護，所以會引起邊緣反向漏電情況的發生。
[0004]由此可見，如何研究出一種集成二極管式太陽電池，能夠降低旁路二極管的開啟電壓和熱損耗并能夠對旁路二極管邊緣結進行保護，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種能夠降低旁路二極管開啟電壓和熱損耗并且對旁路二極管邊緣結具有保護作用的集成二極管式太陽電池。
[0006]本實用新型一種集成二極管式太陽電池包括電池主體，旁路二極管以及位于所述電池主體與所述旁路二極管之間的隔離槽；
[0007]所述電池主體由下至上依次包括:下電極層，P型Ge襯底，N型的Ge外延層，N型的GaInP外延層，GaAs子電池，GaInP子電池以及上電極層；
[0008]所述旁路二極管由下至上依次包括:下電極層，P型Ge襯底，N型的Ge外延層，位于所述Ge外延層周邊的膠膜以及上電極層；
[0009]所述隔離槽由下至上包括:下電極層和P型Ge襯底。
[00?0] 進一步地，所述Ge外延層和所述GaInP外延層均為N型重摻雜的外延層。
[0011]進一步地，所述膠膜的材質為聚酰亞胺。
[0012]進一步地，所述下電極層和所述上電極層均為金屬復合薄膜層。
[0013I進一步地，所述下電極層由內至外依次為Au、Ge、Ag和Au的復合薄膜層。
[0014]進一步地，所述上電極層由外至內依次為Au、Ag和Au測復合薄膜層。
[0015]進一步地，所述下電極層和所述上電極層的厚度均為3.8-4.2μηι。
[0016]本實用新型一種集成二極管式太陽電池，與現有技術相比具有以下優點:
[0017]第一，首先，該集成二極管式太陽電池中的旁路二極管僅采用P型Ge襯底和N型的Ge外延層這一 PN結即Ge結結構，與傳統的由Ge結、GaAs結和GaInP結等多種材料構成的旁路二極管相比其開啟電壓只有0.3V左右，較傳統的旁路二極管2-3V的開啟電壓而言已經實現大幅縮小，從而提高了所述旁路二極管的靈敏度，使所述旁路二極管更易于導通，從而保護了電池主體;其次，由于該旁路二極管僅含有所述Ge結結構，所以使得其內阻比傳統的旁路二極管有明顯的減小，這樣就使得該旁路二極管產熱量降低，又因為在高溫條件下二極管容易擊穿失效，所以該設計大幅降低了旁路二極管失效幾率，從而提高了該集成二極管式太陽電池在使用過程中的可靠性;最后，該旁路二極管的Ge結周圍有膠膜覆蓋，且所述膠膜以及所述Ge外延層的上表面均覆蓋有上電極層，如此便降低了由于光照造成緣邊結漏電的發生概率，大幅降低了該旁路二極管在非導通時的漏電流，提高了所述旁路二極管的性能。
[0018]第二，該集成二極管式太陽電池中所述Ge外延層和所述GaInP外延層均為N型重摻雜的外延層。該結構有利于形成內建電場強度更高的Ge結，而且使所述旁路二極管太陽電池內部各層之間的能級更為匹配，利于載流子在所述旁路二極管和所述電池主體內的傳輸。
[0019]第三，該集成二極管式太陽電池中所述膠膜的材質為聚酰亞胺。由于該材料具有良好的絕緣性能和一定的屏蔽功能，所以可以作為良好的保護層以減少外界環境對所述Ge結的影響，進而優化所述旁路二極管的性能。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型中集成二極管式太陽電池的結構示意圖。
[0021]圖中的標號分別為:2-A-電池主體，2-B-旁路二極管，2-C-隔離槽，201-P型Ge襯底，202-Ge外延層，203-GaInP外延層，204_GaAs子電池，205_GaInP子電池，206-上電極層，207-膠膜，208-下電極層。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細說明。
[0023]如圖1所示，一種集成二極管式太陽電池主要包括電池主體2-A，旁路二極管2-B以及位于所述電池主體2-A與所述旁路二極管2-B之間的隔離槽2-C。所述電池主體2-A由下至上依次包括:下電極層208，P型Ge襯底201小型的66外延層202小型的6&11^外延層203，6&八8子電池204，GaInP子電池205以及上電極層206。所述旁路二極管2-B由下至上依次包括:下電極層208，P型Ge襯底201，Ge外延層202，位于所述Ge外延層202周邊的膠膜207以及上電極層206。所述隔離槽2-C由下至上包括:下電極層208和P型Ge襯底201。
[0024]之所以這樣設計主要在于以下三個方面:首先，所述旁路二極管2-B僅采用P型Ge襯底201和N型的Ge外延層202這一 PN結即Ge結結構，與傳統的由Ge結、GaAs結和GaInP結等多種材料構成的旁路二極管相比其開啟電壓只有0.3V左右，較傳統的旁路二極管2-3V的開啟電壓而言已經實現大幅縮小，從而提高了所述旁路二極管2-B的靈敏度，使所述旁路二極管2-B更易于導通，從而保護了電池主體2-A;其次，由于該旁路二極管2-B僅含有所述Ge結結構，所以使得其內阻比傳統的旁路二極管有明顯的減小，這樣就使得該旁路二極管2-B產熱量降低，又因為在高溫條件下二極管容易擊穿失效，所以該設計大幅降低了所述旁路二極管2-B失效幾率，從而提高了所述集成二極管式太陽電池在使用過程中的可靠性;最后，該旁路二極管2-B的Ge結周圍有膠膜207覆蓋，且所述膠膜207以及所述Ge外延層202的上表面均覆蓋有上電極層206，如此便降低了由于光照造成緣邊結漏電的發生概率，從而大幅降低了該旁路二極管2-B在非導通時的漏電流，提高了所述旁路二極管2-B的性能。
[0025]此外，所述旁路二極管2-B中的Ge外延層202邊緣設計有圓角，這一設計能夠使所述膠膜207和所述Ge外延層202之間接觸更加良好，而且利于所述上電極層206與所述膠膜207和所述Ge外延層202之間的良好接觸，從而進一步提高了所述Ge結結區質量，有效避免所述Ge結結區的邊緣發生漏電現象。
[0026]所述Ge外延層202和所述GaInP外延層203均為N型重摻雜的外延層。該結構有利于形成內建電場強度更高的Ge結，而且使所述集成二極管式太陽電池內部各層之間的能級更為匹配，利于載流子在所述旁路二極管2-B和所述電池主體2-A內的傳輸。
[0027]所述膠膜207的材質為聚酰亞胺。由于該材料具有良好的絕緣性能和一定的屏蔽功能，所以可以作為良好的保護層以減少外界環境對所述Ge結的影響，進而優化所述旁路二極管2-B的性能。
[0028]為了提高所述下電極層208和所述上電極層206的載流子傳輸速度，所以將電極所述下電極層208和所述上電極層206均設計為金屬復合薄膜層。
[0029]處于所述下電極層208和所述上電極層206與所述電池主體2-A和所述旁路二極管2-B其他層之間的能級更為匹配，所以將所述下電極層208由電池主體2-A或是旁路二極管2-B的內側至外側依次設為Au、Ge、Ag和Au的復合薄膜。出于同樣的考慮，所以將所述上電極層206由電池主體2-A或是旁路二極管2-B的外至內依次設為Au、Ag和Au測復合薄膜層。
[0030]一方面為了使所述上電極層206能夠全面覆蓋所述旁路二極管2-B中的Ge外延層202，另一方面為了保證所述下電極層208和所述上電極層206均具備良好的載流子傳輸能力，所以將所述下電極層208和所述上電極層206的厚度均設為3.8-4.2μπι。
[0031]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1.一種集成二極管式太陽電池，其特征在于，包括: 電池主體，旁路二極管以及位于所述電池主體與所述旁路二極管之間的隔離槽； 所述電池主體由下至上依次包括:下電極層(208)，P型Ge襯底(201)，N型的Ge外延層(202)，N型的GaInP外延層(203)，GaAs子電池(204) ,GaInP子電池(205)以及上電極層(206); 所述旁路二極管由下至上依次包括:下電極層(208)，P型Ge襯底(201)，N型的Ge外延層(202)，位于所述Ge外延層(202)周邊的膠膜(207)以及上電極層(206); 所述隔離槽由下至上包括:下電極層(208)和P型Ge襯底(201)。2.根據權利要求1所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述Ge外延層(202)和所述GaInP外延層(203)均為N型重摻雜的外延層。3.根據權利要求1所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述膠膜(207)的材質為聚酰亞胺。4.根據權利要求1所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述下電極層(208)和所述上電極層(206)均為金屬復合薄膜層。5.根據權利要求4所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述下電極層(208)由內至外依次為Au、Ge、Ag和Au的復合薄膜層。6.根據權利要求4所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述上電極層(206)由外至內依次為Au、Ag和Au的復合薄膜層。7.根據權利要求4所述的集成二極管式太陽電池，其特征在于:所述下電極層(208)和所述上電極層(206)的厚度均為3.8-4.2μπι。
【文檔編號】H01L27/142GK205428929SQ201520995101
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月3日
【發明人】梁存寶, 杜永超, 鐵劍銳, 王鑫, 孫希鵬
【申請人】中國電子科技集團公司第十八研究所, 天津恒電空間電源有限公司