一種集成二極管式太陽(yáng)電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，主要公開了一種集成二極管式太陽(yáng)電池。該集成二極管式太陽(yáng)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(shí)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(jié)結(jié)構(gòu)，所以有效降低其開啟電壓和熱損耗，從而易于其啟動(dòng)并產(chǎn)熱少，從而保證本實(shí)用新型在工作過(guò)程中具有更高的可靠性。
【專利說(shuō)明】
_種集成二極管式太陽(yáng)電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種集成二極管式太陽(yáng)電池。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在太陽(yáng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與制造。由于集成式的旁路二極管太陽(yáng)電池能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)制作的工藝流程，因此太陽(yáng)電池與旁路二極管相結(jié)合的需求會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈。
[0003]然而，傳統(tǒng)的旁路二極管均采用多節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即旁路二極管保留了太陽(yáng)電池主體的GalnP/GaAs/Ge多結(jié)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的旁路二極管具有開啟電壓高以及串聯(lián)電阻大的缺點(diǎn)，所以極易造成旁路二極管在工作過(guò)程中失效的后果。加之，傳統(tǒng)旁路二極管并未對(duì)其邊緣結(jié)進(jìn)行保護(hù)，所以會(huì)引起邊緣反向漏電情況的發(fā)生。
[0004]由此可見(jiàn)，如何研究出一種集成二極管式太陽(yáng)電池，能夠降低旁路二極管的開啟電壓和熱損耗并能夠?qū)ε月范O管邊緣結(jié)進(jìn)行保護(hù)，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)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(duì)旁路二極管邊緣結(jié)具有保護(hù)作用的集成二極管式太陽(yáng)電池。
[0006]本實(shí)用新型一種集成二極管式太陽(yáng)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(jìn)一步地，所述Ge外延層和所述GaInP外延層均為N型重?fù)诫s的外延層。
[0011]進(jìn)一步地，所述膠膜的材質(zhì)為聚酰亞胺。
[0012]進(jìn)一步地，所述下電極層和所述上電極層均為金屬?gòu)?fù)合薄膜層。
[0013I進(jìn)一步地，所述下電極層由內(nèi)至外依次為Au、Ge、Ag和Au的復(fù)合薄膜層。
[0014]進(jìn)一步地，所述上電極層由外至內(nèi)依次為Au、Ag和Au測(cè)復(fù)合薄膜層。
[0015]進(jìn)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(shí)用新型一種集成二極管式太陽(yáng)電池，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]第一，首先，該集成二極管式太陽(yáng)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(jié)即Ge結(jié)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的由Ge結(jié)、GaAs結(jié)和GaInP結(jié)等多種材料構(gòu)成的旁路二極管相比其開啟電壓只有0.3V左右，較傳統(tǒng)的旁路二極管2-3V的開啟電壓而言已經(jīng)實(shí)現(xiàn)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(dǎo)通，從而保護(hù)了電池主體;其次，由于該旁路二極管僅含有所述Ge結(jié)結(jié)構(gòu)，所以使得其內(nèi)阻比傳統(tǒng)的旁路二極管有明顯的減小，這樣就使得該旁路二極管產(chǎn)熱量降低，又因?yàn)樵诟邷貤l件下二極管容易擊穿失效，所以該設(shè)計(jì)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(yáng)電池在使用過(guò)程中的可靠性;最后，該旁路二極管的Ge結(jié)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(jié)漏電的發(fā)生概率，大幅降低了該旁路二極管在非導(dǎo)通時(shí)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(yáng)電池中所述Ge外延層和所述GaInP外延層均為N型重?fù)诫s的外延層。該結(jié)構(gòu)有利于形成內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度更高的Ge結(jié)，而且使所述旁路二極管太陽(yáng)電池內(nèi)部各層之間的能級(jí)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(nèi)的傳輸。
[0019]第三，該集成二極管式太陽(yáng)電池中所述膠膜的材質(zhì)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(hù)層以減少外界環(huán)境對(duì)所述Ge結(jié)的影響，進(jìn)而優(yōu)化所述旁路二極管的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型中集成二極管式太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中的標(biāo)號(hào)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(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，一種集成二極管式太陽(yáng)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(shè)計(jì)主要在于以下三個(gè)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(jié)即Ge結(jié)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的由Ge結(jié)、GaAs結(jié)和GaInP結(jié)等多種材料構(gòu)成的旁路二極管相比其開啟電壓只有0.3V左右，較傳統(tǒng)的旁路二極管2-3V的開啟電壓而言已經(jīng)實(shí)現(xiàn)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(dǎo)通，從而保護(hù)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(jié)結(jié)構(gòu)，所以使得其內(nèi)阻比傳統(tǒng)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(chǎn)熱量降低，又因?yàn)樵诟邷貤l件下二極管容易擊穿失效，所以該設(shè)計(jì)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(yáng)電池在使用過(guò)程中的可靠性;最后，該旁路二極管2-B的Ge結(jié)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(jié)漏電的發(fā)生概率，從而大幅降低了該旁路二極管2-B在非導(dǎo)通時(shí)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(shè)計(jì)有圓角，這一設(shè)計(jì)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(jìn)一步提高了所述Ge結(jié)結(jié)區(qū)質(zhì)量，有效避免所述Ge結(jié)結(jié)區(qū)的邊緣發(fā)生漏電現(xiàn)象。
[0026]所述Ge外延層202和所述GaInP外延層203均為N型重?fù)诫s的外延層。該結(jié)構(gòu)有利于形成內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度更高的Ge結(jié)，而且使所述集成二極管式太陽(yáng)電池內(nèi)部各層之間的能級(jí)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(nèi)的傳輸。
[0027]所述膠膜207的材質(zhì)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(hù)層以減少外界環(huán)境對(duì)所述Ge結(jié)的影響，進(jìn)而優(yōu)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(shè)計(jì)為金屬?gòu)?fù)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(jí)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(nèi)側(cè)至外側(cè)依次設(shè)為Au、Ge、Ag和Au的復(fù)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(nèi)依次設(shè)為Au、Ag和Au測(cè)復(fù)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(shè)為3.8-4.2μπι。
[0031]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成二極管式太陽(yáng)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(jù)權(quán)利要求1所述的集成二極管式太陽(yáng)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?fù)诫s的外延層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成二極管式太陽(yáng)電池，其特征在于:所述膠膜(207)的材質(zhì)為聚酰亞胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成二極管式太陽(yáng)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?gòu)?fù)合薄膜層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成二極管式太陽(yáng)電池，其特征在于:所述下電極層(208)由內(nèi)至外依次為Au、Ge、Ag和Au的復(fù)合薄膜層。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成二極管式太陽(yáng)電池，其特征在于:所述上電極層(206)由外至內(nèi)依次為Au、Ag和Au的復(fù)合薄膜層。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成二極管式太陽(yáng)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(hào)】H01L27/142GK205428929SQ201520995101
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日
【發(fā)明人】梁存寶, 杜永超, 鐵劍銳, 王鑫, 孫希鵬
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所, 天津恒電空間電源有限公司