專利名稱：一種砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法。尤其是涉及一種ni-v族
半導(dǎo)體材料太陽電池的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的枯竭和全球氣候變暖的日益加劇，太陽能的利用正受到人們越來 越多的重視。太陽電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的核心器件。高效太陽電池在航空航天、空 間探索等方面有著重要的用途。低成本的高效太陽電池的大規(guī)模應(yīng)用可以緩解能源危機(jī)， 減少溫室氣體排放，造福子孫后代。因此，高效太陽電池技術(shù)一直是各國特別是發(fā)達(dá)國家重 點(diǎn)支持的研究領(lǐng)域。 目前空間用高效太陽電池有GaSb/GaAs機(jī)械疊層電池、GalnP/GaAs電池等。波 音全資子公司SPECTROLAB生產(chǎn)的GalnP/GaAs/Ge三節(jié)太陽電池的效率達(dá)到28. 3%，截止 2006年，已經(jīng)售出了 200萬片。GaSb/GaAs機(jī)械迭層電池光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)37% (AMI. 5)， 是效率較高的化合物半導(dǎo)體太陽電池。專利(申請?zhí)?00510084937. 2)采用高質(zhì)量的GaSb 和GaAs單晶片為原材料制作GaSb/GaAs機(jī)械迭層電池，但由于其需要高質(zhì)量的GaSb、GaAs 體材料，故成本高，單位重量功率比大。利用分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積和液相外 延等生長技術(shù)在砷化鎵單晶片上生長GaSb層，并以此材料制作砷化鎵/銻化鎵太陽電池， 由于材料只包含ni、V族元素，可一次外延得到；GaAs、GaSb、均為直接帶隙材料，吸收系數(shù) 大，抗輻射能力強(qiáng)，壽命長；材料中各層均為幾個(gè)微米厚的薄膜，Ga、As、Sb等稀有元素的用 量少，比GaSb/GaAs機(jī)械迭層電池成本低。這些都決定了砷化鎵/銻化鎵材料非常適合制 作高效太陽電池。本發(fā)明基于以上優(yōu)點(diǎn)，提供一種新型高效太陽電池的制作方法，可為空間 飛行器提供高性能電源。該技術(shù)大大降低了電池成本，對地面用高效光伏發(fā)電系統(tǒng)的普及 具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)提出的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種砷化鎵/銻化鎵太陽電池 的制作方法。以砷化鎵單晶片為襯底，利用分子束外延(MBE)生長技術(shù)，在砷化鎵襯底上生 長子電池吸收層，具體過程包括A) 58(TC條件下在GaAs襯底上生長GaAs緩沖層；B) 450°C 條件下在生長的GaAs緩沖層上生長GaSb層；C)在GaAs層上制作頂電極，在GaSb層上制 作背電極；D)對器件進(jìn)行封裝，完成電池的制作。用以制作高效太陽電池器件。
本發(fā)明按以下步驟實(shí)施 A)58(TC下，在GaAs單晶片襯底上外延生長GaAs緩沖層；
B) 45(TC下，在GaAs緩沖層上外延生長銻化鎵GaSb層； C)在GaAs表面制作頂電極，在GaSb層表面制作背電極，完成太陽電池的制作；
D)對完成的太陽電池進(jìn)行封裝，得到太陽電池成品。
本發(fā)明具有以下有益效果
1、材料中各層均為幾個(gè)微米厚的薄膜，Ga、 As、 Sb等稀有元素的用量少，比GaSb/ GaAs機(jī)械迭層電池成本低。 2、本發(fā)明中GaSb/GaAs材料只包含III、 V族元素，可一次外延得到。
3、 GaAs、 GaSb均為直接帶隙材料，吸收系數(shù)大，抗輻射能力強(qiáng)，壽命長。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例
包括如下步驟 (1)將免清洗的NtGaAs單晶片襯底放在分子束外延(MBE)生長室樣品架上， 在58(TC條件下高溫脫氧，并將GaAs襯底溫度升至630°C高溫除氣，然后將襯底溫度降至 580°C ，打開Ga、As源爐快門，進(jìn)行摻雜的n+-GaAS緩沖層的生長，摻雜濃度為n+3 5 X 1018 ; 分子束外延生長室在n+GaAs層生長前處于真空狀態(tài)，壓力為5X 10—9mbar ;分子束外延生長 室在n+GaAs緩沖層生長過程中，分子束外延生長室壓力為5 8X 10—8mbar ;n+GaAs緩沖層 生長厚度為500nm。 (2)關(guān)閉Ga、As源爐快門，將單晶片襯底溫度降至450°C ，打開Ga、Sb源爐快門，進(jìn)
行p-GaSb層的生長，摻雜濃度為p 1 3X 1018 ;分子束外延生長室在p-GaSb層生長過程
中，分子束外延生長室壓力為3 5X10—8mbar ;p-GaSb層生長厚度為2950nm ; (3)進(jìn)行p" 6￡^13層的生長，摻雜濃度為。+ 1 2X1019 ;分子束外延生長室在
p+GaSb層生長過程中，分子束外延生長室壓力為3 5X10—8mbar ;p+GaSb層生長厚度為
50nm ;關(guān)閉Ga、 Sb源爐快門，完成p+GaSb層的生長; (4)在N+-GaAs單晶片表面制作頂電極； (5)在p+-GaSb層表面制作背電極； (6)進(jìn)行封裝，得到太陽電池。
權(quán)利要求
一種砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法，以砷化鎵單晶片為襯底，利用分子束外延生長技術(shù)，在砷化鎵襯底上生長子電池吸收層，制作太陽電池，其特征在于其按以下步驟實(shí)施，A)580℃下，在GaAs單晶片襯底上外延生長GaAs緩沖層；B)450℃下，在GaAs緩沖層上外延生長銻化鎵GaSb層；C)在GaAs表面制作頂電極，在GaSb層表面制作背電極，完成太陽電池的制作；D)對完成的太陽電池進(jìn)行封裝，得到太陽電池成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法，其特征在于所述 的在GaAs單晶片襯底上外延生長GaAs緩沖層是將免清洗的N+-GaAs單晶片襯底放在分 子束外延生長室樣品架上，在58(TC條件下高溫脫氧，并將GaAs襯底溫度升至63(TC高溫 除氣，然后將襯底溫度降至580°C ，打開Ga、 As源爐快門，進(jìn)行摻雜的n+-GaAs緩沖層的生 長，摻雜濃度為n+3 5 X 1018，分子束外延生長室在n+GaAs層生長前處于真空狀態(tài)，壓力 為5X10—、bar，分子束外延生長室在n+GaAs緩沖層生長過程中，分子束外延生長室壓力為 5 8X 10—8mbar， n+GaAs緩沖層生長厚度為500nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法，其特征在于所述的 在GaAs緩沖層上外延生長銻化鎵GaSb層是將已生長好GaAs緩沖層的單晶片襯底溫度降 至45(TC，打開Ga、Sb源爐快門，進(jìn)行p-GaSb層的生長，摻雜濃度為p 1 3X 1018 ;分子束 外延生長室在p-GaSb層生長過程中，分子束外延生長室壓力為3 5 X 10—8mbar ;p-GaSb層 生長厚度為2950nm ;之后進(jìn)行p+GaSb層的生長，摻雜濃度為p+l 2X 1019，分子束外延生 長室在p+GaSb層生長過程中，分子束外延生長室壓力為3 5X 10—8mbar， p+GaSb層生長厚 度為50nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法，其特征在于在 N+-GaAs單晶片表面制作頂電極，在p+-GaSb層表面制作背電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種砷化鎵/銻化鎵太陽電池的制作方法，包括以下步驟以砷化鎵單晶片為襯底，利用分子束外延(MBE)生長技術(shù)，在砷化鎵襯底上生長子電池吸收層，具體過程包括A)580℃條件下在GaAs襯底上生長GaAs緩沖層；B)450℃條件下在生長的GaAs緩沖層上生長GaSb層；C)在GaAs層上制作頂電極，在GaSb層上制作背電極；D)完成電池的制作，進(jìn)行封裝得到成品。
文檔編號H01L31/18GK101702413SQ200910095138
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者廖華, 楊培志, 涂潔磊, 申蘭先, 鄧書康, 郝瑞亭 申請人:云南師范大學(xué)