CN110085704A - 一种四结太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四结太阳能电池及其制作方法，其中，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高；以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处透光性高；此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更为具体地说，涉及一种四结太阳能电池及其制作方法。
背景技术
太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳能电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用。
对于目前应用最为广泛的正向生长的三结GaInP/InGaAs/Ge电池，通常使用传统的MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition金属有机化合物化学气相沉淀)技术，在Ge底电池上面依次生长InGaAs/GaInP材料形成InGaAs中电池和GaInP顶电池，目前该类型电池技术上已经非常成熟，转换效率在29％～31％之间，已经接近理论极限。
但是，现有的三结GaInP/InGaAs/Ge太阳能电池，由于自身结构限制，能够利用的光谱依然有限，尤其是能量较高的短波波段，GaInP顶电池的吸收效率较低，进而对于短波的高能粒子不能够进行有效阻挡，使得空间应用环境存在高能带电粒子辐射，这些带电粒子进入太阳能电池使晶格原子发生位移，形成大量的空位、填隙原子和复合体等晶格缺陷。这些缺陷可成为载流子的复合中心，导致光生载流子寿命缩短，降低太阳能电池的光电转换效率，直接影响航天器的在轨工作寿命和可靠性
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种四结太阳能电池及其制作方法，有效解决现有技术存在的问题，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高；以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处透光性高；此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，进而减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种四结太阳能电池的制作方法，包括：
提供一独立电池及正向生长的GaInP/InGaAs/Ge三结电池，所述独立电池包括衬底和位于所述衬底上的InGaN电池；
在所述InGaN电池背离所述衬底一侧沉积第一ITO接触层，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积第二ITO接触层；
在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层；
将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层；
去除所述衬底；
在所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧形成正面电极结构，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧形成背面电极结构。
可选的，在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层，包括：
采用溶胶凝胶法，在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层。
可选的，所述溶胶凝胶法包括第一阶段和第二阶段：
在所述第一阶段，旋涂IZO溶胶，转速为300r/min-600r/min，且持续时间为20s-30s；
在所述第二阶段，转速调整为1500r/min-1800r/min，且持续时间为70s-80s，而后采用50℃-180℃氮气烘箱或120℃-150℃的热板进行烘烤10min-15min，使所述IZO溶胶转换为IZO凝胶后，采用240℃-260℃氮气烘箱烘烤50min-70min形成所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层。
可选的，将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行抛光处理；
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行活化处理；
采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
可选的，采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
在所述活化处理后的2min内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层直接贴合；
在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
可选的，在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，其中，所述键合机内工艺参数首先调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为140℃-160℃，压合时间为300s-500s；
而后升压为12500kgf-11500kgf，其中，升压时间300s，压合时间1800s，温度为245℃-255℃；
最后调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为245℃-255℃，压合时间600s。
相应的，本发明还提供了一种四结太阳能电池，包括：
键合的InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池，其中，所述InGaN电池朝向所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧沉积有第一ITO接触层，所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积有第二ITO接触层，且所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层之间为IZO键合层；
以及，位于所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧的正面电极结构，及位于所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧的背面电极结构。
可选的，位于所述GaInP顶电池和所述第二ITO接触层之间还形成有AlGaAs接触层。
可选的，所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层的厚度范围为20nm-50nm。
可选的，所述IZO键合层的厚度范围2μm-3μm。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种四结太阳能电池及其制作方法，其中，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高；以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处透光性高；此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的四结太阳能电池的制作方法的流程图；
图2-图7为图1中各步骤相应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，现有的三结GaInP/InGaAs/Ge太阳能电池，由于自身结构限制，能够利用的光谱依然有限，尤其是能量较高的短波波段，GaInP顶电池的吸收效率较低，进而对于短波的高能粒子不能够进行有效阻挡，使得空间应用环境存在高能带电粒子辐射，这些带电粒子进入太阳能电池使晶格原子发生位移，形成大量的空位、填隙原子和复合体等晶格缺陷。这些缺陷可成为载流子的复合中心，导致光生载流子寿命缩短，降低太阳能电池的光电转换效率，直接影响航天器的在轨工作寿命和可靠性
基于此，本申请实施例提供了一种四结太阳能电池及其制作方法，有效解决现有技术存在的问题，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高；以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处透光性高；此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图7对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种四结太阳能电池的制作方法的流程图，其中，制作方法包括：
S1、提供一独立电池及正向生长的GaInP/InGaAs/Ge三结电池，所述独立电池包括衬底和位于所述衬底上的InGaN电池；
S2、在所述InGaN电池背离所述衬底一侧沉积第一ITO接触层，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积第二ITO接触层；
S3、在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层；
S4、将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层；
S5、去除所述衬底；
S6、在所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧形成正面电极结构，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧形成背面电极结构。
可以理解的，相比于直接依次生长四结太阳能电池的外延结构，本申请实施例通过键合工艺得到的四结太阳能电池，可以将InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池分别独立的制作，进而能够减小材料失配造成的缺陷，进一步提高四结太阳能电池的性能。
其中，本申请实施例提供的技术方案，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高。
其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高。
以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处的透光性高，进而保证四结太阳能电池的光电转换效率高。
此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。
下面结合图2至图7对本申请实施例提供的四结太阳能电池的制作方法进行更详细的描述，其中，图2-图7分别为图1中各步骤相应的结构示意图。需要说明的是，下面给出的参数数值范围均包括端点值。
如图2所示，对应步骤S1，提供一独立电池和正向生长的GaInP/InGaAs/Ge三结电池，其中，独立电池包括衬底110和位于衬底110上的InGaN电池120。
在本申请一实施例中，本申请提供的InGaN电池120包括位于衬底110上且依次叠加的n型InGaN电流扩展层、n型InGaN窗口层、n型InGaN发射层和p型InGaN基区。
以及，本申请实施例提供的衬底可以包括蓝宝石基底。进一步的，本申请实施例提供的衬底还包括位于蓝宝石基底与n型InGaN电流扩展层之间的AlN成核层，进而提高生长的InGaN电池的质量。
其中，本申请提供的AlN成核层的厚度范围可以为300nm-500nm，包括端点值；n型InGaN窗口层的厚度可以为20nm±0.1nm；n型InGaN发射层厚度可以为50nm±0.5nm；及p型InGaN基区的厚度可以为1μm-2μm，包括端点值。
在本申请一实施例中，本申请提供的GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长的Ge底电池210、InGaAs中电池220和GaInP顶电池230；其中，Ge底电池和InGaAs中电池之间、InGaAs中电池和GaInP顶电池之间分别由隧穿结进行连接；本申请实施例提供的隧穿结材料为高掺杂的InGaP/GaAs构成的PN结。
进一步的，本申请实施例提供的GaInP顶电池背离Ge底电池一侧表面形成有AlGaAs接触层240，通过AlGaAs接触层提高了GaInP顶电池的接触性能。
可以理解的，本申请实施例提供的InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高。
如图3所示，对应步骤S2，在InGaN电池120背离所述衬底110一侧沉积第一ITO接触层310，及在GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池230一侧沉积第二ITO接触层320，其中，ITO即氧化铟锡。
可以理解的，第一ITO接触层310形成于p型InGaN基区的表面；及，在本申请实施例提供的GaInP顶电池230背离Ge底电池210一侧形成有AlGaAs接触层240时，第二ITO接触层320形成于AlGaAs接触层240背离GaInP顶电池230一侧表面。
在本申请一实施例中，在沉积第一ITO接触层和第二ITO接触层前，首先对InGaN电池的表面和GaInP顶电池(或AlGaAs接触层)的表面进行清洗，其中，清洗方式可以为有机清洗；而后，可以沉积厚度范围为20nm-50nm(包括端点值)的第一ITO接触层和第二ITO接触层。
可以理解的，本申请实施例采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高
如图4所示，对应步骤S3，在所述第一ITO接触310背离所述衬底110一侧形成第一IZO键合层410，及在所述第二ITO接触层320背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层420，其中，IZO即氧化铟锌。
在本申请一实施例中，本申请提供的在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层，包括：
采用溶胶凝胶法，在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层。
本申请实施例提供的所述溶胶凝胶法包括第一阶段和第二阶段：
在所述第一阶段，旋涂IZO溶胶，转速为300r/min-600r/min，且持续时间为20s-30s，包括端点值；
在所述第二阶段，转速调整为1500r/min-1800r/min，且持续时间为70s-80s，而后采用150℃-180℃氮气烘箱或120℃-150℃的热板进行烘烤10min-15min，使所述IZO溶胶转换为IZO凝胶后，采用240℃-260℃氮气烘箱烘烤50min-70min，形成所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层。
可以理解的，本申请实施例采用溶胶凝胶法制备第一IZO键合层和第二IZO键合层，容易得到较厚的薄膜，有利于实现薄膜的直接键合。
如图5所示，对应步骤S4，将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合400。
在本申请一实施例中，本申请提供的将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行抛光处理；
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行活化处理；
采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
可选的，本申请实施例对第一IZO键合层和第二IZO键合层的表面进行抛光处理时，可以采用CMP(ChemicalMechanical Polishing,化学机械抛光)方法，其中，工作压力为2psi-3psi，包括端点值；上盘转速为85rpm-110rpm，包括端点值；下盘转速为60rpm-80rpm，包括端点值；抛光液流量为7590ml/min-90ml/min，包括端点值；抛光时间为5min-10min，包括端点值；磨料选用二氧化硅，磨料的直径为30nm-50nm的球形，其中，抛光液成分配比可选为：磨料1g 0-15g、无机碱1g-3g、40％硅胶70ml以及添加剂5g～6g。
以及，本申请实施例提供的活化处理即为使用等离子氧对第一IZO键合层和第二IZO键合层的表面进行轰击，使得第一IZO键合层和第二IZO键合层的表面形成悬挂键，便于直接键合。
可选的，本申请实施例提供的采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
在所述活化处理后的2min内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层直接贴合，其中，对此贴合可以采用手动贴合；
在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
在本申请一实施例中，本申请在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，其中，所述键合机内工艺参数首先调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为140℃-160℃，压合时间为300s-500s；
而后升压为12500kgf-11500kgf，其中，升压时间300s，压合时间1800s，温度为245℃-255℃；
最后调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为245℃-255℃，压合时间600s。
如图6所示，对应步骤S5，去除衬底110。
在本申请一实施例中，在去除衬底时可以采用激光剥离方式去除，通过去除衬底以裸露出n型InGaN电流扩展层。
可选的，本申请实施例提供的激光剥离方式可以选用248nmKrF激光，能量密度为850mJ/cm2-900mJ/cm2，包括端点值。
如图7所示，对应步骤S6，在所述InGaN电池120背离所述IZO键合层400一侧形成正面电极结构，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层400一侧形成背面电极结构。
在本申请一实施例中，本申请提供的正面电极结构可以包括位于InGaN电池120背离IZO键合层400一侧的ITO透明电极510，通过ITO透明电极510提高欧姆接触性，其中，ITO透明电极510的厚度范围可以为200nm-250nm，包括端点值；位于ITO透明电极510背离IZO键合层400一侧的焊线主电极520和减反射层530，其中，减反射层530裸露焊线主电极520。其中，在制作正面电极结构过程中：
首先，在n型InGaN电流扩展层背离IZO键合层一侧表面沉积ITO透明电极；
其次，利用负胶工艺，将负性光刻胶均涂布于ITO透明电极背离IZO键合层一侧的表面，结合旋转时间控制光刻胶的厚度，其中，光刻胶厚度可以为2.5μm-3μm，包括端点值；当光刻胶匀胶完成后，放入100℃的烤箱中烘烤30min；烘烤完毕后，使用波长为365的紫外线进行曝光，辐照剂量为55mj/cm2；再次放入100℃的烤箱中烘烤30min，以使光刻胶变性；之后，使用质量分数为2％的KOH溶液进行显影，根据负性光刻胶的特性，没有被紫外光照射的部分会在显影液中溶解，所以在显影后，表面就会留下所需的电极图形；利用电子束蒸镀技术，在光刻胶背离IZO键合层一侧蒸镀Ni/Au电极，其中，Ni层的厚度可以为100nm-120nm，包括端点值，且Au层的厚度可以为600nm-620nm，包括端点值；而后，利用负胶剥离技术，去除Ni/Au电极中除焊线主电极以外的部分，其中，将蒸镀Ni/Au电极完毕的太阳能电池浸泡在丙酮中，丙酮使负性光刻胶溶解，进而去除掉附着在负性光刻胶上的Ni/Au金属，得到焊线主电极；
最后，采用电子束蒸镀技术，在焊线主电极和ITO透明电极的裸露表面一侧沉积减反射膜，本申请实施例提供的减反射膜可以采用双层膜技术，其中，双层膜沉积时依次为氧化钛膜和氧化铝膜，氧化钛膜厚度可以为35nm，氧化铝膜厚度可以为75nm，以及，为了保证减反射膜的折射率达到要求，在蒸镀氧化钛膜的同时通入氧气，氧气的流量为13sccm；而后，利用光刻掩膜技术，对减反射膜对应的焊线主电极处进行选择性腐蚀。其中，光刻胶可以为正性光刻胶，减反射膜的刻蚀溶液配比为氢氟酸：氟化铵溶液：水＝1:10:15，其中，氟化铵溶液的质量分数为40％。
在本申请一实施例中，本申请提供的背面电极结构可以为背电极600。其中，在制作背面电极结构的过程中，采用电子束蒸发技术，在Ge底电池背离IZO键合层一侧依次沉积钯层、银层和金层，其中，钯层的厚度可以为120nm，银层的厚度可以为3μm和金层的厚度可以为300nm。
在本申请一实施例中，在制作完毕正面电极结构和背面电极结构后，对四结太阳能电池进行合金处理，合金处理时在氮气环境中进行合金，其中，温度为305℃-380℃，且持续时间为10min。
此外，在制作完毕四结太阳能电池的正面电极结构和背面电极结构后，需要对电池片进行切割得到独立的四结太阳能电池，其中，可以采用机械切割方式。进一步的，在切割得到四结太阳能电池后，对四结太阳能电池的断面进行腐蚀，其中，可以采用磷酸：双氧水：水＝1:1:3的腐蚀液进行腐蚀，减少四结太阳能电池侧面漏电的情况。
需要说明的是，本申请实施例在对四结太阳能电池的断面进行腐蚀时，四结太阳能电池的表面需要覆盖光刻胶等保护层进行保护，避免对四结太阳能电池造成误腐蚀。
在本申请一实施例中，本申请实施例提供的Ge底电池可以形成于Ge衬底上，在Ge底电池上形成背面电极结构前，首先对Ge衬底进行腐蚀，腐蚀前采用光刻胶对四结太阳电池的正面进行涂覆保护。其中，腐蚀液成分为硝酸，氢氟酸，冰醋酸，配置比例为硝酸：氢氟酸：冰醋酸＝2:1:7，腐蚀时间为3min。腐蚀背面期间，采用浸泡方式，不可对电池片进行抖动或搅拌溶液，防止电池正面被腐蚀。腐蚀完成后，使用去离子水进行冲洗，表面光刻胶使用去胶液进行去除，最后使用有机清洗方式。
相应的，本申请实施例还提供了一种四结太阳能电池，其中，四结太阳能电池采用上述任意一实施例提供的制作方法制作而成，四结太阳能电池包括：
键合的InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池，其中，所述InGaN电池朝向所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧沉积有第一ITO接触层，所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积有第二ITO接触层，且所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层之间为IZO键合层；
以及，位于所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧的正面电极结构，及位于所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧的背面电极结构。
在本申请一实施例中，本申请实施例提供的四结太阳能电池，位于所述GaInP顶电池和所述第二ITO接触层之间还形成有AlGaAs接触层。
在本申请一实施例中，本申请实施例提供的所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层的厚度范围为20nm-50nm(包括端点值)。
在本申请一实施例中，本申请实施例提供的所述IZO键合层的厚度范围2μm-3μm。
本申请实施例提供了一种四结太阳能电池及其制作方法，其中，四结太阳能电池中InGaN电池能够有效的吸收短波光谱能量，进而改善短波的高能粒子对太阳能电池造成影响，使得四结太阳能电池光电转换效率高；其次，GaInP/InGaAs/Ge三结电池为正向生长制备而成，进而减少材料失配造成的缺陷，保证该GaInP/InGaAs/Ge三结电池的可靠性高；以及，对InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池采用IZO键合层进行键合，进而保证键合处透光性高；此外，键合处采用ITO薄膜作为接触层，在提高欧姆接触的同时，减少对光的反射和吸收情况，保证四结太阳能电池的性能高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一独立电池及正向生长的GaInP/InGaAs/Ge三结电池，所述独立电池包括衬底和位于所述衬底上的InGaN电池；
在所述InGaN电池背离所述衬底一侧沉积第一ITO接触层，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积第二ITO接触层；
在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层；
将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层；
去除所述衬底；
在所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧形成正面电极结构，及在所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧形成背面电极结构。
2.根据权利要求1所述的四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层，包括：
采用溶胶凝胶法，在所述第一ITO接触层背离所述衬底一侧形成第一IZO键合层，及在所述第二ITO接触层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧形成第二IZO键合层。
3.根据权利要求2所述的四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法包括第一阶段和第二阶段：
在所述第一阶段，旋涂IZO溶胶，转速为300r/min-600r/min，且持续时间为20s-30s；
在所述第二阶段，转速调整为1500r/min-1800r/min，且持续时间为70s-80s，而后采用150℃-180℃氮气烘箱或120℃-150℃的热板进行烘烤10min-15min，使所述IZO溶胶转换为IZO凝胶后，采用240℃-260℃氮气烘箱烘烤50min-70min，形成所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层。
4.根据权利要求2所述的四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行抛光处理；
对所述第一IZO键合层背离所述InGaN电池一侧表面、及对所述第二IZO键合层背离所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧表面进行活化处理；
采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
5.根据权利要求4所述的四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，采用直接键合技术将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，包括：
在所述活化处理后的2min内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层直接贴合；
在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层。
6.根据权利要求5所述的四结太阳能电池的制作方法，其特征在于，在键合机内将所述第一IZO键合层和所述第二IZO键合层键合形成IZO键合层，其中，所述键合机内工艺参数首先调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为140℃-160℃，压合时间为300s-500s；
而后升压为12500kgf-11500kgf，其中，升压时间300s，压合时间1800s，温度为245℃-255℃；
最后调整压力为1800kgf-7200kgf，温度为245℃-255℃，压合时间600s。
7.一种四结太阳能电池，其特征在于，包括：
键合的InGaN电池和GaInP/InGaAs/Ge三结电池，其中，所述InGaN电池朝向所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池一侧沉积有第一ITO接触层，所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池的GaInP顶电池一侧沉积有第二ITO接触层，且所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层之间为IZO键合层；
以及，位于所述InGaN电池背离所述IZO键合层一侧的正面电极结构，及位于所述GaInP/InGaAs/Ge三结电池背离所述IZO键合层一侧的背面电极结构。
8.根据权利要求7所述的四结太阳能电池，其特征在于，位于所述GaInP顶电池和所述第二ITO接触层之间还形成有AlGaAs接触层。
9.根据权利要求7所述的四结太阳能电池，其特征在于，所述第一ITO接触层和所述第二ITO接触层的厚度范围为20nm-50nm。
10.根据权利要求7所述的四结太阳能电池，其特征在于，所述IZO键合层的厚度范围2μm-3μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190802 |