CN102376788A - 用于太阳能电池的多层薄膜及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于太阳能电池的多层薄膜及其制备方法和用途。本发明所提供的用于太阳能电池的多层薄膜包括：1)非晶衬底，例如金属、玻璃和陶瓷；和2)由III-V族半导体材料构成的多个串联的P-N结。本发明通过对外延剥离的方法在非晶衬底上制备多结薄膜太阳能电池，材料化学结构稳定、成本低廉相对较低，可直接组装在可弯折基底或其它非晶衬底上。

Description

用于太阳能电池的多层薄膜及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及用于多结半导体太阳能电池的多层薄膜及其制备方法和用途，尤其是一种由III-V族半导体材料(GaAs，GaInP等)薄膜构成的高效率的多结太阳能电池。

背景技术

太阳能作为一种可再生的新能源，越来越引起人们的关注。光伏发电是太阳能利用的一种方式，因其节能和环保的效果，受到广泛的重视。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的20％以上，2050年达到50％以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有非常重要的地位。

传统的太阳能电池，包括基于单晶硅的第一代电池和薄膜型的第二代电池，基本都是半导体P-N结结构。这种结构的电池只能吸收太阳光谱中能量大于其吸收层半导体禁带宽度(Eg)的光子。因此，吸收层半导体禁带宽度(Eg)越小，其所能吸收的光子数也越多，所能输出的电流密度也越大，但是所能输出的电压越小。光伏电池输出功率与输出电压和输出电流的乘积成正比。所以必须选择合适的半导体材料才能获得最大的输出功率。基于单P-N结结构的太阳能电池，其光吸收层的最佳禁带宽度是1.4电子伏特(eV)。在单倍太阳光强度下，其理论最大转换效率仅为30％。

为了进一步增加太阳能电池的光电转换效率，把两个以上P-N结串联起来形成多结半导体太阳能电池，每个P-N结对应吸收特定区域的太阳光谱。图1为三结半导体太阳能电池的结构示意图(Eg1＞Eg2＞Eg3)，在单个太阳光强度下，其最大理论转换效率超过60％。其实际电池效率可以达到32％。但是现有的这类电池基本都是基于单晶锗衬底的砷化镓三结太阳能电池，电池成本非常高，主要应用于航天军事领域。

采用光学会聚的方法将太阳光收集于多结半导体太阳能电池上，可以大大节省多结太阳能电池的使用面积，从而降低成本，同时提升光电转化效率。例如，会聚500倍的太阳光照条件下，之前所述的三结电池的实际效率可以超过40％。尽管如此，基于单晶锗衬底的砷化镓三结电池在高倍聚光条件下的发电成本目前还是高于传统燃料能源发电。为了使太阳能发电可以真正取代传统非可再生能源发电，还必须进一步降低多结半导体太阳能电池的成本。整个电池制备成本中，单晶衬底(例如锗衬底、砷化镓衬底)占到40％-50％。因此使用廉价的非晶衬底代替单晶锗衬底是降低多结电池成本最有效的途径。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种高效率低成本的用于多结太阳能电池的多层薄膜及其制备方法。

本发明的另一个目的是，提供一种包括上述多层薄膜的太阳能电池及其用途。

一方面，本发明提供了一种用于太阳能电池的多层薄膜，所述多层薄膜包括：1)非晶或金属衬底；和2)多个串联的半导体P-N结。

优选地，所述多层薄膜中的非晶衬底选自金属、玻璃、塑料和陶瓷。

优选地，所述金属选自铝、铜和铁。

优选地，所述非晶衬底的厚度为0.1-1.0毫米。

优选地，所述多层薄膜中的多个P-N结包括III-V族复合半导体、II-VI族复合半导体或IV-IV族复合半导体；优选地，所述多个P-N结为2个P-N结或3个P-N结，其选自磷化铟镓(GaInP)、砷化镓(GaAs)和砷化镓铟(InGaAs)中的两种或三种。

另一方面，本发明提供了制备上述多层薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：1)在单晶衬底上外延生长可用化学方式腐蚀掉的牺牲层，优选为砷化铝(AlAs)层；2)在步骤1)所得结构上生长多个半导体P-N结；3)用可选择性地腐蚀牺牲层的化学溶液，优选为氢氟酸溶液浸泡步骤2)所得结构，腐蚀砷化铝层，从而使多个P-N结从单晶衬底上剥离，并将得到的多个P-N结组装于非晶衬底上；或者，将步骤2)所得结构组装于非晶衬底上，再用氢氟酸溶液浸泡，腐蚀砷化铝层，从而使组装于非晶衬底上的多个P-N结从单晶衬底上剥离；4)回收使用步骤3)所得到的单晶衬底。

优选地，所述方法的步骤1)中采用外延生长技术生长砷化铝层；优选地，所述砷化铝层的厚度为10～20纳米。

优选地，所述方法的步骤2)中采用外延生长技术生长多个P-N结；优选地，所述多个P-N结包括III-V族复合半导体、II-VI族复合半导体或IV-IV族复合半导体；更优选地，所述多个P-N结为2个P-N结或3个P-N结，其选自磷化铟镓、砷化镓和砷化镓铟中的两种或三种。

优选地，所述方法的步骤3)中所使用的氢氟酸溶液的重量浓度为10-30％(w/w)。

优选地，所述方法的步骤3)中采用压合技术将多个P-N结组装于非晶衬底上；优选地，所述非晶衬底选自金属、玻璃、塑料和陶瓷；更优选地，所述非晶衬底的厚度为0.1-1.0毫米。

又一方面，本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括上述的多层薄膜；优选地，所述电池还包括金属正负电极。

本发明还提供了一种三结电池逆向生长的方法，如图3所示，既从GaAs衬底开始，先生长吸收层能带宽度为1.87eV的InGaP结，然后生长吸收层能带宽度为1.4eV的GaAs结，最后生长吸收层能带宽度为1.0eV的InGaAs结。因为禁带宽度为1.0eV的InGaAs薄膜，其晶格常数为0.5775纳米，大于GaAs衬底和GaAs薄膜的晶格常数(0.566纳米)，也大于禁带宽度为1.87eV的InGaP薄膜的晶格常数(0.566纳米)，通过逆向生长方法，可以保证GaAs结和GaInP结在GaAs衬底上在无应力条件下生长，从而获得高质量的单晶薄膜，确保足够高的开路电压。而InGaAs结可以通过应力缓冲层(图4中的层7)来释放晶格常数不一致的应力实现单晶生长。该逆向生长结构可以通过外延基底剥离，在组装到非晶衬底上时，将自动实现结构反转。也就是说，面对太阳光的第一个吸收层为禁带宽度最大的InGaP半导体结，下面一级的吸收层为GaAs半导体结，而最下面的吸收层为禁带宽度最小的InGaAs半导体结。

此外，本发明还提供了上述太阳能电池在制备太阳能发电领域产品和移动电子终端产品中的应用；优选地，所述太阳能发电领域包括居民、厂矿、商业楼宇屋顶、汽车外壳和太阳能发电站，所述移动电子终端产品选自计算器、笔记本电脑、手机、数码相机、数码摄录机、无线鼠标、蓝牙耳机、MP3播放器、个人数字助理、个人导航系统和GPS全球定位仪。

本发明还可以采用以下技术方案来实现。

采用外延剥离的方法，实现在非晶衬底上组装III-V族多半导体P-N结太阳能电池，具体步骤如下：首先在砷化镓衬底上生长一层可腐蚀牺牲层，优选选用10纳米的单晶砷化铝作为牺牲层；接着在牺牲层上依次生长磷化镓铟P-N结，砷化镓P-N结和砷化铟镓P-N结；然后利用氢氟酸(HF)溶液对III-V族半导体具有选择性腐蚀的特征，即对砷化镓、砷化镓铟、磷化铟镓等几乎没有腐蚀性，而对砷化铝有特别强的腐蚀特性，腐蚀速率是前者的10⁸倍。把砷化镓衬底上的多结电池放入的氢氟酸溶液，氢氟酸就能够腐蚀掉砷化铝牺牲层，从而把多结太阳能电池从衬底剥离；然后把剥离的多结太阳能电池薄膜附着(物理转移)在非晶衬底，包括金属铝或玻璃；最后通过压膜，烘干工艺，把薄膜固化(加固附着力)在非晶衬底上，包括金属铝或玻璃。

在本发明的一个优选实施方案中，制备非晶衬底的三结串联电池具体工艺步骤如下：

1)在砷化镓衬底上生长10-20纳米砷化铝作为电池剥离的牺牲层；

2)如图3所示，从下到上生长窗口层，GaInP结，GaAs结和InGaAs结；

3)用磁控溅射的方法在InGaAs上淀积2微米厚的钼钛铜合金的金属电极，对应于图4中的层2；

4)把作为非晶衬底的厚度为1毫米左右的铜基板压合在金属电极上。铜基板在表面清洁的条件下，通过10个大气压左右的压强作用30分钟左右，铜基板就可以和金属电极合为一体；

5)在氢氟酸溶液中浸泡数个小时，砷化铝层被腐蚀掉，从而实现整个三结电池和砷化镓衬底剥离；

6)在窗口层上通过光刻工艺制备顶电极，从而形成完整的铜基板高效率三结电池；电池的详细结构如图4所示。

7)砷化镓衬底通过表面处理后，作为下一次的多级电池的生长基底。每次表面处理所消耗的砷化镓厚度在10微米左右。这样一个500微米厚度的砷化镓衬底至少可以重复使用20-30次。

综上所述，本发明利用外延剥离技术，首次在非晶衬底上，包括金属铝，玻璃和陶瓷等，实现基于III-V族化合物半导体的薄膜高效率多结太阳能电池。如图2所示，以晶格常数与砷化镓单晶相同或相近的III-V族复合半导体多结太阳能电池为例，在砷化镓衬底上首先生长一层砷化铝单晶牺牲层，然后在此衬底上生长双结(例如InGaP/InGaAs(磷化镓铟/砷化铟镓))或三结(例如InGaP/GaAs/InGaAs(磷化铟镓/砷化镓/砷化镓铟)电池。接着采用特定溶液有选择性的将单晶牺牲层腐蚀掉，在其上的薄膜型III-V族多结电池就会因此从衬底上剥离。最后将薄膜型III-V族多结电池组装于非晶衬底上，而先前所使用的砷化镓衬底进行简单处理重复使用，从而大大节省了昂贵的砷化镓单晶衬底的损耗。整个制备的操作流程如图2所示。以上技术方案同样适用于其它族薄膜半导体太阳能电池的相关技术，例如II-VI族、IV-IV族复合半导体太阳能电池等。

本发明所提供的基于非晶衬底的高效太阳能电池在结合光学聚焦技术后，是一种非常具有成本优势的太阳能发电方案。同时，在制备在柔性非晶衬底上，如金属铝衬底上的高效太阳能电池，为高端移动电子产品中的无间断供电提供了一种有效的解决方案。所述太阳能发电领域包括居民、厂矿、商业楼宇屋顶、汽车外壳和太阳能发电站，所述移动电子终端产品选自笔记本电脑、智能手机、数码相机、数码摄录机、无线鼠标、蓝牙耳机、MP3播放器、个人数字助理(PDA)、个人导航系统和GPS全球定位仪。

由此可见，本发明所提供的基于非晶衬底的多P-N结太阳能电池，通过串联叠加两个或三个能够响应不同光谱区间的电池，大大增加了整个电池的光电转换效率。同时，通过现在高效多结电池在非晶衬底的制备，大大降低整个电池的制备成本。与其它类型的太阳能电池相比，具有以下优点：

1.低成本

采用非晶衬底取代单晶锗衬底，电池成本大大降低。和光学会聚技术结合，基于这种电池的太阳能系统成本可以最终达到1美元/峰瓦，接近，甚至低于传统能源的发电成本。

2.高光电转换效率

多结电池的理论效率为60％以上，在实际产品中，其效率在30％以上。

3.高可靠性和使用寿命长

基于砷化镓铟，砷化镓和磷化镓铟的III-V电池材料具有非常稳定的化学特性。此外电池半导体层的薄膜本身是单晶结构，具有非常低的缺陷密度，电池使用寿命通常在20年以上。

4.易集成

外延剥离技术可以在室温下把高效多结电池从砷化镓单晶衬底上转移到非晶衬底上，如金属薄膜，柔性塑料上，，具有很高的抗摔性和抗弯折性，可以轻松实现和笔记本电脑、手机、数码相机及MP3随身听等外壳的集成。整个薄膜电池的厚度控制在10微米以下，最终太阳能电池产品中不含有任何对人体和环境有危害的物质。

本发明所采用外延剥离技术制备的基于非晶衬底的多P-N结太阳能电池，在结合光学会聚技术后，可以彻底打破目前传统单晶硅、多晶硅太阳能产品对于硅原料供给的过分依赖，使太阳能发电系统成本达到或低于1美元/峰瓦，从而使太阳能的大规模应用、以及代替传统发电方式成为可能。本技术的大规模运用能够将目前的15-20美分/千瓦时光伏发电成本降低到5-7美分/千瓦时，可与火力发电成本相媲美，从而带来世界范围内的能源结构的改善，并大量减少大气污染和二氧化碳的排放量。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为现有技术中已有的三个半导体P-N结太阳能电池结构示意图。

图2为本发明所采用的外延剥离技术的操作流程示意图。

图3为本发明所提供的制备非晶衬底三结串联电池的工艺流程示意图。

图4为本发明所提供的非晶衬底三结串联电池的结构示意图，其中1为金属衬底(铜或铝)；2为金属缓冲压合层；3为P型砷化镓铟导电层；4为P型砷化镓铟吸收层(1.0eV)；5为N型砷化镓铟电子注入层；6为N型磷化镓铟窗口层；7为N型磷化镓铟缓冲层；8为砷化镓P-N结(隧穿层)；9为P型砷化镓吸收层(1.4eV)；10为N型砷化镓电子注入层；11为N型磷化镓铟窗口层；12为磷化镓铟P-N结(隧穿层)；13为P型磷化镓铟吸收层(1.8eV)；14为N型磷化镓铟电子注入层；15为N型磷化铟铝窗口层；16为金属电极；17为增透层。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1本发明所提供的基于金属衬底的III-V三结串联电池及其制备方法

本实施例为本发明所提供的基于金属衬底的III-V三结串联电池，其完整结构如图4所示，其中：

1为廉价非晶衬底，可以为铜基板或铝基板等，同时作为电流输出的电极之一。

2为金属缓冲压合层，主要是钛钼铜合金，厚度为2微米左右。

3为高浓度p型掺杂的砷化镓铟导电层，厚度为200纳米，p型掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

4为p型砷化镓铟吸收层，摩尔组分构成为In_0.3Ga_0.7As₁，其晶格常数为0.5775纳米，对应的禁带宽度为1.0eV，厚度3000纳米，p型掺杂浓度10¹⁷cm^-3，用于吸收太阳光谱中能量大于1.0eV小于1.42eV的光子。

5为n型砷化镓铟电子注入层，摩尔组分构成为In_0.3Ga_0.7As₁，对应的禁带宽度为1.0eV，厚度为300纳米，n型掺杂浓度2×10¹⁸cm^-3。

6为n型磷化镓铟窗口层，摩尔组分为Ga_0.23In_0.78P₁，其晶格常数也为0.5775纳米，对应的禁带宽度为1.54eV，厚度为200纳米，n型掺杂浓度为10¹⁸cm^-3。

7为n型磷化镓铟缓冲层，，其厚度为3000纳米，其摩尔组分从Ga_0.23In_0.78P₁(6/7界面)，对应禁带宽度为1.54eV，晶格常数为0.5775纳米，渐变为Ga_0.5In_0.5P₁(7/8界面)，对应禁带宽度为1.87eV，晶格常数为0.566纳米，作为应力缓冲层。n型掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

8是基于砷化镓的隧穿P-N结，由p型砷化镓层和n型砷化镓层组成；其中n型砷化镓和n型磷化镓铟缓冲层7相连；P型砷化镓的厚度100纳米，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3，n型砷化镓的厚度为50纳米，掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3。

9是基于p型砷化镓的吸收层，厚度为3000纳米，p型掺杂的浓度时10¹⁷cm^-3，用于吸收太阳光谱中能量大于1.42eV小于1.87eV的光子。

10是n型砷化镓电子注入层，其n型掺杂浓度为10¹⁸cm^-3，其厚度为300纳米。

11是n型磷化镓铟窗口层，其摩尔组分为In_0.5Ga_0.5P₁，其厚度为100纳米，其n型掺杂浓度为10¹⁷cm^-3，其晶格常数和砷化镓一致，禁带宽度为1.87eV。

12是基于磷化镓铟(In_0.5Ga_0.5P₁)的隧穿P-N结，由p型和n型磷化镓铟组成；其中P型是基于磷化镓铟(In_0.5Ga_0.5P₁)的厚度100纳米，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3，n型是基于磷化镓铟(In_0.5Ga_0.5P₁)的厚度为50纳米，掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3，其中n型磷化镓铟(In_0.5Ga_0.5P₁)连接n型磷化镓铟窗口层11。

13是p型磷化镓铟(In_0.5G_a0.5P₁)吸收层，其厚度为500-600纳米，p型掺杂浓度为10¹⁷cm^-3，用于吸收太阳光谱中能量大于1.87eV的光子。

14是n型磷化镓铟(In_0.5Ga_0.5P)电子注入层，其厚度为300纳米，n型掺杂浓度为10¹⁸cm^-3。

15是n型磷化铟铝(Al_0.5In_0.5P)窗口层，其掺杂浓度为10¹⁹cm^-3，厚度为100纳米，禁带宽度为2.36eV，晶格常数为0.566纳米。

16为顶部金属电极，有钛金合金组成，厚度为300纳米增透层。

17为增透层，有非晶态SiO₂构成，厚度为500纳米。

制备上述非晶衬底的三结串联电池的工艺步骤如图3所示，具体包括以下步骤：

1)在砷化镓衬底上生长10-20纳米砷化铝作为电池剥离的牺牲层；

2)如图3所示，从下到上生长窗口层、GaInP结、GaAs结和InGaAs结；

以上结构的制备采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)外延片生长技术(详细信息请参考文献Organometallic Vapor-Phase Epitaxy Theory andPractice，Gerald B.Stringfellow，Academic Press，1999)。

3)用磁控溅射方法在InGaAs上淀积2微米厚的钼钛铜合金的金属电极，对应于图4中的层2；

4)把厚度为1毫米左右的铜基板压合在金属电极上，铜基板在表面清洁的条件下，通过10个大气压左右的压强作用30分钟左右，铜基板就可以和金属电极合为一体；

5)在氢氟酸溶液中浸泡数个小时，砷化铝层被腐蚀掉，从而实现整个三结电池和砷化镓衬底剥离；用于腐蚀的氢氟酸水溶液，其中的氢氟酸重量浓度为10％(w/w)，腐蚀温度控制在20℃，此时氢氟酸溶液对砷化铝的腐蚀速率是每小时0.5毫米；

6)在窗口层上通过光刻工艺制备顶电极，从而形成完整的铜基板高效率三结电池；

7)砷化镓衬底通过化学机械抛光表面处理后，作为下一次的多级电池的生长基底。每次表面处理所消耗的砷化镓厚度在10微米左右。

基于以上结构的三结P-N结串联电池，其转化效率在30％以上。测试方法详见：Physics of Semiconductor Devices，S.M.SZE & KWOK K.NG，WILEY INTERSCIENCE，2007。

实施例2本发明所提供的基于金属衬底的III-V双结串联电池

本实施例为本发明所提供的III-V族双结串联电池。去除图4中的层4，5，6，7，就构成基于磷化镓铟(InGaP)和砷化镓(GaAs)的双结P-N结串联电池，其具体的制备工艺同实施例1。

经测定，该III-V族双结串联电池的转换效率在25％以上。

实施例3本发明所提供的基于非晶衬的多结薄膜太阳能电池的应用

本实施例为本发明非晶衬底高效率多结薄膜太阳能电池的应用。

本发明所研制开发的非晶衬底高效率多结薄膜太阳能电池的应用，可广泛应用于太阳能发电领域里，包括民用和商用屋顶发电、个人便携式电子产品的供电与充电、城市郊区的中等规模与入电网的大规模太阳能发电站等。

1.本发明的太阳能电池在太阳能发电领域的应用

由于基于非晶衬底高效率多结薄膜太阳能电池的有易集成、高可靠性、使用寿命长、轻便美观环保和低成本的特点，普通的居民、厂矿、商业楼宇屋顶、汽车外壳均可安装此类薄膜太阳能电池，为生活、生产办公、以及交通运输提供电力。

除此以外，基于非晶衬底高效率多结薄膜太阳能电池，通过光学会聚方法，进一步减小太阳能电池面积，还可大规模部署在人口稀少的城市郊区或沙漠地区，形成太阳能发电站，并入电网为更大的区域提供电力。

2.本发明的太阳能电池在便携电子产品中的应用

移动电子终端产品，例如计算器、笔记本电脑、无线鼠标、手机、数码相机、数码摄录机、蓝牙耳机、MP3播放器、GPS全球定位仅、PDA(个人数字助理)和个人导航系统等，已经成为现代生活不可缺少的部分。但是它们的性能和应用都受到本身电池容量的限制。在现有技术条件下，通常笔记本电脑电池只能维持大约三个小时的文档处理，两个小时的DVD播放；手机电池也只能提供三个小时左右的通话；一节7号电池也只能维持MP3播放器7个小时的工作。这对于需要经常出行的人们来说非常不便。集成于电子设备上的太阳能电池可以从任何光源(太阳，室内外照明灯，甚至高温物体的红外辐射)中直接获取光能并转化为电能。在光线强烈的场合(如天气晴朗时天安门广场)，太阳能电池本身可以提供足够大的功率维持移动电子终端工作，同时对化学电池进行充电。在光线较弱的场合(如户内)，太阳能电池可以从照明灯中获取能量，从而大大延长化学电池使用时间，同时提高能源的使用效率。

综上所述，多结太阳能电池是通过串联两个以上的半导体P-N，增强对太阳能光谱的吸收，大大增加电池的光电转化效率。在本发明中首次提出了并验证了通过对外延剥离的方法在非晶衬底上制备单晶的高效率的多结薄膜太阳能电池。其中砷化镓结和磷化镓铟结串联的双结电池，其光电转化效率在25％以上；其中从底到顶，以砷化镓铟结、砷化镓结和磷化镓铟结串联的三结电池，其光电转化效率在30％以上。通过外延剥离，结合衬底压合技术(压膜)，可以实现在耐高温的非晶衬底上，如陶瓷上，制作出单晶的多结高效薄膜电池。与已有的薄膜太阳能电池材料相比，通过本发明制备的高效薄膜电池具有以下优点，其本身材料化学结构稳定、成本低廉相对较低、并可直接组装在可弯折基底上，或者其它耐高温的非晶衬底上。除了可以应用在居民、商业与厂矿屋顶发电以及大规模并网发电外，它还可以被集成在各类便携式电子终端产品的外壳上，为这些移动电子终端直接供电或对其蓄电池进行充电。

Claims (10)

1.一种用于太阳能电池的多层薄膜，其特征在于，所述多层薄膜包括：1)非晶衬底；和2)多个串联的半导体P-N结。

2.根据权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于，所述非晶衬底选自金属、玻璃、塑料和陶瓷；优选地，所述金属选自铝、铜和铁；更优选地，所述非晶衬底的厚度为为0.1-1.0毫米。

3.根据权利要求1或2所述的多层薄膜，其特征在于，所述多个半导体P-N结包括III-V族复合半导体、II-VI族复合半导体或IV-IV族复合半导体；优选地，所述多个P-N结为2个P-N结或3个P-N结，其选自磷化铟镓、砷化镓和砷化镓铟中的两种或三种。

4.制备权利要求1至3中任一项所述的多层薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)在单晶衬底上生长砷化铝牺牲层；

2)在步骤1)所得结构上生长多个半导体P-N结；

3)用氢氟酸溶液浸泡步骤2)所得结构，使砷化铝牺牲层被腐蚀，从而使多个P-N结从单晶衬底上剥离，并将得到的多个P-N结组装于非晶衬底上；或者

将步骤2)所得结构组装于非晶衬底上，再用氢氟酸溶液浸泡，腐蚀砷化铝牺牲层，从而使组装于非晶衬底上的多个P-N结从单晶衬底上剥离；

4)回收使用步骤3)所得到的单晶衬底。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中采用外延生长技术生长砷化铝层；优选地，所述砷化铝层的厚度为10～20纳米。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中采用外延生长技术生长多个P-N结；优选地，所述多个P-N结包括III-V族复合半导体、II-VI族复合半导体或IV-IV族复合半导体；更优选地，所述多个P-N结为2个P-N结或3个P-N结，其选自磷化铟镓、砷化镓和砷化镓铟中的两种或三种。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中所使用的氢氟酸溶液的重量浓度为10-30％(w/w)。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中采用压合技术将多个P-N结组装于非晶衬底上；优选地，所述非晶衬底选自金属、玻璃、塑料和陶瓷；更优选地，所述非晶衬底的厚度为0.3-1.0毫米。

9.一种太阳能电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1至3中任一项所述的多层薄膜；优选地，所述电池还包括金属正负电极。

10.权利要求9所述太阳能电池在制备太阳能发电领域产品和移动电子终端产品中的应用；优选地，所述太阳能发电领域包括居民、厂矿、商业楼宇屋顶、汽车外壳和太阳能发电站，所述移动电子终端产品选自计算器、笔记本电脑、手机、数码相机、数码摄录机、无线鼠标、蓝牙耳机、MP3播放器、个人数字助理、个人导航系统和GPS全球定位仪。

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