[0031]在真空度為1.0父10_^1的、壓力70001^/0112、溫度320°〇的條件下，通過金屬鍵合層302將外延片與轉移Si襯底301壓合在一起。鍵合時，采用的是Au-Au鍵合，即金屬與金屬貼合在一起。
[0032]5、襯底去除。
[0033]使用NH4OH與H2O2的混合液腐蝕掉鍵合后的GaAs襯底101和緩沖層102，此反應是放熱化學反應，所以腐蝕全程使用循環(huán)冷卻水進行降溫，溫度保持在40~50°C。為了達到反應速率與溫度控制之間的平衡，所以混合液中NH4OH與H2O2按體積比為1:10進行混合。
[0034]6、截止層去除。
[0035]GaAs襯底101去除后，表面的腐蝕截止層103顯露出來，需要使用HCl進行去除。直接使用鹽酸進行去除腐蝕截止層103，顯露出接觸層104。
[0036]7、主電極圖形制作。
[0037]使用負膠制作電極圖形，原因是負膠粘度較大，使用旋涂工藝勻膠容易得到比較厚的膠。對蒸鍍后的剝離工藝有較大幫助。負膠粘度為120泊，轉速為第一轉500轉/min，第二轉1000轉/min。第一轉為低速運轉，目的是把光刻膠均勻的分布于整個表面，第二轉為高速運轉，目的是結合旋轉時間控制光刻膠的厚度。第一轉的時間為10s，第二轉的時間為80s。勻膠結束后，放入100°C的烤箱，進行烘烤30min，蒸發(fā)掉多余的水分。烘烤后使用波長為365nm的紫外線曝光6s，輻照劑量為8.5mff/cm2 S，然后放入100°C的烤箱，進行烘烤30min，使光刻膠變性。之后使用質量分數為2%的KOH溶液進行顯影，根據負膠的特性，沒有背光照射的部分，會在顯影液中溶解，所以在顯影后，表面就會留下所需的兩個主電極圖形(有一些大尺寸電池，可能需要制出三個主電極)。顯影之后，還需要進行沖水，由于表面還有部分光刻膠，此時不能夠再進入烤箱進行烘烤，所以使用高速旋干機進行高速旋干。高速旋干機轉速為1800轉/min。
[0038]8、主電極蒸鍍。
[0039]在利用負性光刻膠制作出電極圖形后，利用電子束蒸發(fā)技術，將主電極303蒸鍍上去。最后使用剝離技術，制備出兩個主電極。電極金屬包括Au、AuGeNi合金、Ag。其中具體結構為 Au/AuGeNi/Au/Ag/Au，厚度分別為 500A/2000A/1000A/44000A/3000A，整體厚度為5 μπι。其中Au的鍍率控制在5A/s，AuGeNi為合金形式，采用鶴舟熱阻進行蒸發(fā)。Ag的鍍率控制在30A/s。
[0040]9、電極剝離。
[0041]使用剝離技術，將蒸鍍在光刻膠上面的金屬利用丙酮溶液溶解掉，剩背面金屬電極。
[0042]10、選擇性腐蝕。
[0043]使用的化學溶液為檸檬酸與雙氧水的混合水溶液，其混合體積比為1: 2，恒定溫度為35°C。目的是去除表面電極之間的N-GaAs接觸層104。這種檸檬酸與雙氧水的混合水溶液，在35°C的條件下，對GaAs和AlGaInP有很好的選擇比，能夠迅速的腐蝕掉N型GaAs接觸層104而不腐蝕N型GaAs接觸層104下面的AlGaInP的粗化層105。
[0044]11、表面粗化。
[0045]使用的粗化溶液為鹽酸、磷酸、水的混合溶液，其混合體積比為1:2:5。當電池片浸泡在混合液中時，利用不同晶向腐蝕速率的差異，對電池表面AlGaInP粗化層105進行粗化。粗化時間為2min，腐蝕后的表面呈現出“金字塔”的形貌，“金字塔”高度約為5000A-7000A.，底部直徑約為 5000A~7000A。
[0046]12、減反射膜蒸鍍。
[0047]在粗化后的電池芯片表面，使用電子束蒸發(fā)的方法，均勻地蒸鍍上減反射膜304。減反射膜304的結構為三層，依照蒸鍍次序先后為Ti02/Ta205/ Al2O3的結構，厚度分別為為450A 的 1102和 150 A Ta 205和 800 A 的 Al 203。
[0048]13、減反射膜蝕刻。
[0049]利用光刻掩膜的技術，將電池芯片上面主電極303部分的減反射膜蝕刻掉，便于后續(xù)封裝工藝焊線。除去出主電極303的部分，則在蝕刻時，用光刻膠保護起來。蝕刻減反射膜使用的溶液為HF、NH4OH, H2O的混合液，配比為1:3.5:5.5。蝕刻時間為90s。
[0050]14、背電極蒸鍍。
[0051]在轉移襯底301的背面制作出背電極305，背電極305包括Ti，Pd、Ag、Au，厚度分別為 1000A/1200A/25000A/3000A，背電極 305 的厚度為 3 μπι。
[0052]15、劃片。
[0053]根據芯片的具體形狀，使用切割機將芯片從晶圓上面切割下來。
[0054]16、斷面腐蝕。
[0055]因為切割會有切割碎肩附著在芯片的側面。所以使用檸檬酸與雙氧水的混合水溶液對側面進行腐蝕，其混合體積比為1:1:2，恒定溫度為40°C。腐蝕時間為3min。這樣會防止側面漏電的發(fā)生。腐蝕時，電池表面會涂上一層光刻膠進行保護正面。腐蝕結束后，光刻膠會使用熱丙酮溶液進行去除。熱丙酮溶液溫度設定為45°C。
[0056]16、測試。
[0057]在AMO的條件下，使用太陽模擬器對電池進行性能測試。
[0058]二、形成的產品結構特點:
如圖3所示，在背電極305上依次設置轉移Si襯底301、金屬鍵合層302、P型GaAs接觸層 111、InGaAs 底電池(Bottom cell) 110、隧穿結二 109、GaAs 中電池(Middle cell) 108、隧穿結一 107、GaInP頂電池(Top cell) 106、AlGaInP粗化層105，在部分AlGaInP粗化層105上分別通過兩個N型GaAs接觸層104設置兩個主電極303，在兩個主電極303之間均勻分部若干具有“金字塔”狀上表面的AlGaInP粗化層105，在“金字塔”狀上表面的AlGaInP粗化層105上設置減反射膜304。
[0059]整個器件為垂直導電結構，整體上看，為上N下P的半導體器件。
【主權項】
1.一種具有表面粗化結構的三結GaAs太陽電池，在Si襯底一側設置背電極，在Si襯底另一側通過接觸層設置由底電池、中電池和頂電池構成的外延片，主電極通過圖形化的接觸層設置在頂電池上，其特征在于在外延片的頂電池外設置表面粗化層，在表面粗化層上設置減反射膜。
2.根據權利要求1所述具有表面粗化結構的三結GaAs太陽電池，其特征在于所述表面粗化層的上表面為若干的金字塔形。
3.—種如權利要求1所述一種具有表面粗化結構的三結GaAs太陽電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在臨時襯底上制備由底電池、中電池和頂電池構成的電池外延片: 在GaAs臨時襯底上面，依次生長N型GaAs的緩沖層、GaInP腐蝕截止層、N型GaAs接觸層、AlGaInP粗化層、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GaAs接觸層； 2)準備轉移Si襯底: 選取導電類型為P型的轉移Si襯底，經清洗備用； 3)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，再將電池外延片與轉移Si襯底進行金屬鍵合； 4)采用堿性腐蝕液去除金屬鍵合后的電池外延結構上的臨時襯底； 5)在頂電池上制備主電極，在轉移Si襯底上制備背電極； 6)對主電極之間的AlGaInP粗化層進行粗化； 7)在粗化后的AlGaInP粗化層表面制作減反射膜。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟I)中，AlGaInP粗化層的厚度為2 μπι。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于在所述步驟2)中，先以濃硫酸與雙氧水的混合水溶液浸泡轉移Si襯底5min，然后再使用氫氟酸稀釋液浸泡lmin，最后使用鹽酸與雙氧水混合水溶液浸泡3min。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于在所述步驟3)中，蒸鍍的T1、Pt和Au層的總厚度不低于彡1.5 μπι。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于在所述步驟6)中，粗化溶液為鹽酸、磷酸和水的混合溶液，鹽酸、磷酸和水的混合體積比為1:2: 5。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于在所述步驟7)中，減反射膜采用T1JTa2O5/ Al2O3的三層結構，厚度為 450Α 的 T1 2和 150 A Ta 205和 800 A 的 Al 203。
【專利摘要】一種具有表面粗化結構的三結GaAs太陽電池及其制備方法，涉及多結太陽能電池制備技術領域，對主電極之間的AlGaInP粗化層進行粗化，在粗化后的AlGaInP粗化層表面制作減反射膜。本發(fā)明采用倒裝結構電池，提高太陽電池的開路電壓，電池效率能夠達到31.5%~32%，在電池受光面作出粗化圖形，并且通過導電的Si襯底與電極使整個結構為電流垂直結構，在保持上下導通的基礎上可以直接應用于目前成熟的封裝技術，并且適用于不同形狀的組件。本發(fā)明提高了整個電池的短路電流密度，短路電流密度Jsc可以達到17.5mA/cm2。
【IPC分類】H01L31-0216, H01L31-0687, H01L31-18, H01L31-0693, H01L31-0236
【公開號】CN104733556
【申請?zhí)枴緾N201510143508
【發(fā)明人】李俊承, 韓效亞, 楊凱, 林洪亮, 徐培強, 白繼峰, 張雙翔, 王英
【申請人】揚州乾照光電有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月30日