太陽(yáng)能電池外延片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)，涉及一種太陽(yáng)能電池外延片。
【背景技術(shù)】
[0002]GaAs太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域從太空應(yīng)用逐步擴(kuò)展到地面應(yīng)用，在便攜式能源和消費(fèi)電子領(lǐng)域市場(chǎng)前景廣闊。利用外延剝離技術(shù)(EL0技術(shù))制作GaAs太陽(yáng)能電池，一方面可以將GaAs襯底剝離后重復(fù)利用，顯著降低產(chǎn)品成本；另一方面，可制作柔性的GaAs太陽(yáng)能電池，不僅效率比剝離前有所提高，且產(chǎn)品質(zhì)量更輕并具有柔性，更有利于航空航天和便攜式應(yīng)用等，用途廣泛。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中利用外延剝離技術(shù)制作GaAs太陽(yáng)能電池的過(guò)程一般為:首先，利用外延生長(zhǎng)技術(shù)制作出具有GaAs襯底、AlGaAs犧牲層和GaAs電池層的太陽(yáng)能電池外延片；然后，在GaAs電池層上表面設(shè)置金屬電極，并將設(shè)置了金屬電極的一側(cè)粘貼(例如用雙面膠、光刻膠、臘等)到轉(zhuǎn)移襯底(如很薄的銅片、塑料薄膜等)上；最后，將其整個(gè)浸入選擇性腐蝕的酸性溶液中，由于酸性溶液對(duì)AlGaAs犧牲層的選擇性腐蝕(如氫氟酸對(duì)AlGaAs和GaAs的腐蝕選擇比很大)，最終使得GaAs襯底與GaAs電池層被分開(kāi)。襯底被剝離后經(jīng)過(guò)處理可以重復(fù)利用，而在剝離下來(lái)的GaAs電池結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步制作金屬柵極和減反膜等，即可形成GaAs太陽(yáng)能電池。
[0004]GaAs電池層與襯底分離所需的時(shí)間取決于選擇性腐蝕的酸性溶液對(duì)犧牲層的腐蝕快慢。上述利用外延剝離技術(shù)制作太陽(yáng)能電池時(shí)，犧牲層是在襯底上制作的一層結(jié)構(gòu)連續(xù)的、厚度均勻的、且X為確定值的AlxGa1 xAs層。理想狀況下，通過(guò)常規(guī)的方法剝離一片4英寸的GaAs薄膜電池需要3?6個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。而實(shí)際剝離時(shí)，腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣體容易在襯底和GaAs電池層間積累，阻礙酸性溶液向反應(yīng)前沿地補(bǔ)充，會(huì)進(jìn)一步降低剝離速度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中利用外延剝離技術(shù)制作太陽(yáng)能電池時(shí)，犧牲層的被腐蝕速度慢，從而提出一種可快速剝離的太陽(yáng)能電池外延片。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:
[0007]—種太陽(yáng)能電池外延片，包括依次設(shè)置的襯底、緩沖層、犧牲層和太陽(yáng)能電池層，犧牲層至少包括第一犧牲層和第二犧牲層，第一犧牲層緊貼緩沖層設(shè)置，第二犧牲層緊貼第一犧牲層設(shè)置，第一犧牲層上分布有多條凹槽，第二犧牲層上具有多個(gè)與凹槽配合的凸起，且凸起內(nèi)具有沿凹槽的長(zhǎng)度方向延伸的空隙，用于使得腐蝕液流入犧牲層的內(nèi)部。
[0008]優(yōu)選地，分布于第一犧牲層上的多條凹槽相互平行設(shè)置，空隙也相應(yīng)地相互平行設(shè)置。
[0009]優(yōu)選地，凹槽的寬度為I?2微米，相鄰兩條凹槽之間距離為I?4微米。
[0010]優(yōu)選地，凹槽的底部向下延伸到緩沖層上。
[0011]優(yōu)選地，在緩沖層還設(shè)置有與第一犧牲層上的凹槽相對(duì)齊且連通的緩沖層凹槽，緩沖層凹槽的深度為I?2微米。
[0012]優(yōu)選地，空隙的寬度從凸起的頂部向第二犧牲層方向逐漸減小。
[0013]優(yōu)選地，空隙的縱截面呈三角形或梯形。
[0014]優(yōu)選地，空隙的高度為I?10微米。
[0015]優(yōu)選地，緩沖層的厚度為2?4微米，第一犧牲層的厚度為0.5?1.5微米，第一犧牲層和第二犧牲層的總厚度為4?8微米。
[0016]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本實(shí)施例提供的太陽(yáng)能電池外延片，在太陽(yáng)能電池外延片的犧牲層內(nèi)設(shè)置水平延伸的多個(gè)空隙，在將其浸入選擇性腐蝕液時(shí)，選擇性腐蝕液可通過(guò)該空隙從犧牲層的邊沿進(jìn)入其內(nèi)部，加快了犧牲層的被腐蝕速度，從而減少了太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中外延剝離工藝所需的時(shí)間。而且，在犧牲層本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能滿足太陽(yáng)能電池的制作工藝時(shí)，設(shè)置于其內(nèi)的空隙可以減少需要被腐蝕的犧牲層的體積，從而進(jìn)一步縮短了外延剝離工藝的時(shí)間。設(shè)置于犧牲層上的空隙還能有助于腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的及時(shí)排出，不僅可以防止因氣體的累積對(duì)腐蝕反應(yīng)的阻礙，還可以防止因氣體累積而產(chǎn)生的壓力對(duì)太陽(yáng)能電池層和襯底的損害。另外，減少了犧牲層的被腐蝕時(shí)間，就能減少太陽(yáng)能電池層和襯底在腐蝕液中的時(shí)間，降低了其被腐蝕液損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了太陽(yáng)能電池產(chǎn)品的品質(zhì)，也提高了產(chǎn)線良品率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種太陽(yáng)能電池外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1所示太陽(yáng)能電池外延片的A-A向剖視圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1中的空隙在犧牲層上的分布示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1的另一種太陽(yáng)能電池外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1中的一種太陽(yáng)能電池外延片的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2中的太陽(yáng)能電池外延片制作方法流程圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2中的太陽(yáng)能電池外延片半成品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例2中的已經(jīng)在第一犧牲層上刻蝕了凹槽的太陽(yáng)能電池外延片半成品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中附圖標(biāo)記表示為:1_襯底、2-緩沖層、3-犧牲層、31-第一犧牲層、311-凹槽、32-第二犧牲層、321-凸起、322-緩沖層凹槽、33-空隙、4-太陽(yáng)能電池層、41-第一歐姆接觸層、42-第一窗口層、43-發(fā)射區(qū)、44-基區(qū)、45-背場(chǎng)、46-第二窗口層、47-第二歐姆接觸層、5-第二緩沖層、6-電極。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的內(nèi)容，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種太陽(yáng)能電池外延片，包括依次設(shè)置的襯底1、緩沖層2、犧牲層3和太陽(yáng)能電池層4，其中，犧牲層3包括第一犧牲層31和第二犧牲層32，第一犧牲層31緊貼緩沖層2設(shè)置，第二犧牲層32緊貼第一犧牲層31設(shè)置，第一犧牲層31上分布有多條凹槽311，第二犧牲層32上具有多個(gè)與凹槽311配合的凸起321，如圖2所示，凸起321內(nèi)具有沿凹槽311的長(zhǎng)度方向延伸的空隙33，用于使得腐蝕液流入犧牲層3的內(nèi)部。
[0030]具體地，上述凹槽311可以是貫通整個(gè)犧牲層3的，也可以是兩端距離犧牲層3的邊沿有一點(diǎn)距離的。相應(yīng)地，空隙33可以是貫通整個(gè)犧牲層3的，以更加利于選擇性腐蝕液從犧牲層3的邊沿向其內(nèi)部流動(dòng)，同時(shí)也進(jìn)一步減少了需要被腐蝕的犧牲層3的體積，可進(jìn)一步加快太陽(yáng)能電池外延片剝離工藝的進(jìn)程?？障?3也可以是兩端距離犧牲層3的邊沿是有一點(diǎn)距離的，在腐蝕液將犧牲層3的邊沿腐蝕掉后，就可以沿著空隙33進(jìn)入犧牲層3的內(nèi)部，而后犧牲層3內(nèi)部腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣體也可以通過(guò)空隙33排出。另外，為了保證在生產(chǎn)過(guò)程中可以形成空隙33，對(duì)凹槽311的深度和寬度有一定要求，為了保證凹槽311的深度，當(dāng)?shù)谝粻奚鼘?1厚度較大時(shí)，上述凹槽311可以是有底的，此時(shí)凹槽311底部的第一犧牲層31與第二犧牲層32上的凸起321的頂部相接觸；當(dāng)?shù)谝粻奚鼘?1的厚度較小時(shí)，凹槽311也可以是沒(méi)有底的，即第二犧牲層32上的凸起321的頂部穿過(guò)第一犧牲層31與緩沖層2相接觸。為了保證凹槽311的深度，當(dāng)?shù)谝粻奚鼘?1厚度不夠時(shí)，甚至還可以在緩沖層2內(nèi)上成型有緩沖層凹槽322，與第一犧牲層31上的凹槽311對(duì)齊，保證整個(gè)凹槽311的厚度達(dá)到要求，便于形成所需的空隙33。
[0031]本實(shí)施例提供的太陽(yáng)能電池外延片，在其犧牲層3內(nèi)設(shè)置水平延伸的多個(gè)空隙33，在將其浸入選擇性腐蝕液時(shí)，選擇性腐蝕液可通過(guò)該空隙33從犧牲層3的邊沿進(jìn)入其內(nèi)部，而不是只能從犧牲層3的邊沿向其內(nèi)部逐漸腐蝕，加快了犧牲層3的被腐蝕速度，從而減少了太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中外延剝離工藝所需的時(shí)間。而且，在犧牲層3本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能滿足太陽(yáng)能電池的制作工藝時(shí)，設(shè)置于其內(nèi)的空隙33可以減少需要被腐蝕的犧牲層3的體積，從而進(jìn)一步縮短了外延剝離工藝的時(shí)間。設(shè)置于犧牲層3上的空隙33還能有助于腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的及時(shí)排出，不僅可以防止因氣體的累積對(duì)腐蝕反應(yīng)的阻礙，還可以防止因氣體累積而產(chǎn)生的壓力對(duì)太陽(yáng)能電池層4和襯底I的損害。另外，減少了犧牲層3的被腐蝕時(shí)間，就能減少太陽(yáng)能電池層4和襯底I在腐蝕液中的時(shí)間，降低了其被腐蝕液損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了太陽(yáng)能電池產(chǎn)品的品質(zhì)，也提高了產(chǎn)線良品率。
[0032]優(yōu)選地，分布于第一犧牲層31上的多條凹槽311相互平行設(shè)置，即凹槽311為線性凹槽且相互平行設(shè)置于犧牲層3上，相應(yīng)地，如圖3所示，空隙33也相互平行設(shè)置于犧牲層3上，那么在將該太陽(yáng)能電池外延片浸入選擇性腐蝕液時(shí)，腐蝕液會(huì)沿著該空隙33的兩端進(jìn)入犧牲層3的內(nèi)部，從而加快整個(gè)犧牲層3的被腐蝕速度。相互平行設(shè)置的空隙33可以保證犧牲層3內(nèi)部各處結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。具體地，凹槽311的寬度為I?2微米，相鄰兩條凹槽311之間距離為I?4微米。本實(shí)施例中，凸起321與凹槽311是緊密配合的，因此，凸起321的寬度也為I?2微米，相鄰兩個(gè)凸起321之間距離也為I?4微米。優(yōu)選地，凹槽311的寬度為1.5微米，相鄰兩條凹槽311之間距離為I微米或1.5微米或2微米，相應(yīng)地，凸起321的寬度也為1.5微米，相鄰兩個(gè)凸起321之間距離也為I微米或1.5微米或2微米。凹槽311的寬度是根據(jù)其深度來(lái)相應(yīng)調(diào)整的，而凹槽311的深度受第一犧牲層31的厚度或第一犧牲層31與緩沖層2的總厚度限制的。調(diào)整凹槽311的寬度是為了在通過(guò)外延生長(zhǎng)技術(shù)制作太陽(yáng)能電池外延片時(shí)，可以制作出縱截面盡可能大的空隙33。但是，在凹槽311深度一定的情況下，如果其寬度過(guò)大或過(guò)小，都有可能導(dǎo)致空隙33的縱截面過(guò)小。相鄰兩條凹槽311之間距離設(shè)置在I?4微米之間，在保證了犧牲層3結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性的同時(shí)，又盡量增大犧牲層3內(nèi)部空隙33的體積，也是為了方便選擇性腐蝕液在犧牲層3內(nèi)部的流動(dòng)以及腐蝕反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的排出，從而縮短外延剝離工藝的時(shí)間。另外，上述凹槽311縱截面可為上方開(kāi)口的方形或梯形或弧形或U形或其他不規(guī)則形狀。
[0033]作為本實(shí)施例的其他可替換實(shí)施例，上述凹槽311也可呈星形設(shè)置于犧牲層3上，相應(yīng)地，空隙33也是呈星形設(shè)置于犧牲層3上的，那么在將該太陽(yáng)能電池外延片浸入選擇性腐蝕液時(shí)，腐蝕液會(huì)從