CN105304764B - 一种倒置结构太阳能电池制作方法 - Google Patents
一种倒置结构太阳能电池制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105304764B CN105304764B CN201510763780.XA CN201510763780A CN105304764B CN 105304764 B CN105304764 B CN 105304764B CN 201510763780 A CN201510763780 A CN 201510763780A CN 105304764 B CN105304764 B CN 105304764B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- band gap
- battery
- sub
- metal
- battery surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
本发明公开一种倒置结构太阳能电池制作方法，包括以下步骤：在外延衬底上自下而上依次生长多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次减小；在带隙最小的子电池表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构；在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层，在导电衬底表面蒸镀金属，并采用键合技术将二者紧密连接；采用化学腐蚀法将外延衬底去除，露出带隙最大的子电池表面；在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛，采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极；在带隙最大的子电池表面蒸镀介质膜，覆盖电极与金属纳米岛，形成减反射膜。本发明可以降低电池表面对光线的反射率，增加光线在电池内部的传播距离，增强光线吸收，提高转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池芯片技术领域，尤其是指一种倒置结构太阳能电池制作方法。
背景技术
现有技术中，在制作倒置结构太阳能电池时，分别在外延片与导电衬底蒸镀平面薄膜结构的金属键合层，通过键合机在高温高压条件下将二者紧密连接在一起，随后再去除生长衬底，露出其受光面。最后，直接在倒置结构电池芯片受光面蒸镀减反射膜。其缺陷在于：
一，光线照射至金属键合层时，由于金属键合层为平面薄膜结构，光线直接反射，使得光线在电池内部传播的距离较短，光转化为光生载流子几率降低，光线吸收较少。
二，在倒置结构电池芯片受光面蒸镀减反射膜，光线照射到受光面时，虽然蒸镀有减反射膜，其反射率依然较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倒置结构太阳能电池制作方法，以增加光线在电池内部的传播距离，增强光线吸收，同时，降低光线反射率。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种倒置结构太阳能电池制作方法，包括以下步骤：
一，在外延衬底上自下而上依次生长多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次减小；
二，在带隙最小的子电池表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构；
三，在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层，在导电衬底表面蒸镀金属，并采用键合技术将二者紧密连接；
四，采用化学腐蚀法将外延衬底去除，露出带隙最大的子电池表面；
五，在带隙最大的子电池表面采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极。
进一步，还包括在带隙最大的子电池表面蒸镀另一金属层，并将其退火形成金属纳米岛表面；采用蒸镀法在在带隙最大的子电池表面附加一层氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
进一步，导电衬底为导电硅衬底。
一种倒置结构太阳能电池，包括层叠设置的多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次增大；在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，导电衬底表面蒸镀金属与栅格层键合；在带隙最大的子电池表面形成电极。
进一步，在带隙最大的子电池表面形成金属纳米岛层，并在带隙最大的子电池表面蒸镀氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
进一步，导电衬底为导电硅衬底。
采用上述方案后，本发明在带隙最小的子电池表面形成网格状凹槽，该形成网格状凹槽子电池表面蒸镀金属形成栅格层，使得太阳电池底部的金属键合层具有图形光栅结构，而非简单的平面，该结构光波耦合下可激发表面等离子体共振激元，该等离子激元将太阳光限制在金属/半导体界面，增加光线在电池内部的传播距离，进而增加光转化为光生载流子的几率。不同规格的金属图形对各种波长的共振增强效果不同，可以通过设计不同的金属图形，获得不同的增益效果。
在受光面与减反射膜界面处形成金属纳米岛层，受光面上的金属纳米岛处于电池吸收层与减反膜层之间，一方面对光线有散射作用，可增强光线的透过率，另一方面，该金属在与光线耦合后，通过形成局域等离子激元可以对光线有局域限制作用，可进一步增加材料对光线的吸收。不同大小、间距的金属纳米岛对光线的散射作用不一样，且所产生的局域等离子增强效应也不同，可设计不同规格的金属纳米岛，获得不同的增益效果。
附图说明
图1是本发明制作工艺图一；
图2是本发明制作工艺图二；
图3是本发明制作工艺图三；
图4是本发明制作工艺图四；
图5是本发明制作工艺图五；
图6是本发明制作工艺图六；
图7是本发明的结构示意图。
标号说明
多层子电池1 子电池11
网格状凹槽111 栅格层12
子电池13 金属纳米岛层14
电极15 减反射膜16
导电衬底2 衬底10。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图1至图7所示，本发明揭示的一种倒置结构太阳能电池，包括层叠设置的多层子电池1，该多层子电池1由下至上带隙依次增大。
在带隙最小的子电池11表面形成网格状凹槽111，该形成网格状凹槽111子电池11表面蒸镀金属形成栅格层12，导电衬底2表面蒸镀金属与栅格层12键合，导电衬底2为导电硅衬底。
在带隙最大的子电池13表面形成金属纳米岛层14，且在带隙最大的子电池13表面形成电极15，并在带隙最大的子电池13表面蒸镀氧化物介质膜形成减反射膜16，该减反射膜16将金属纳米岛层14及电极15覆盖，该金属纳米岛层14形成于受光面与减反射膜16界面处。
本发明将电池底部的金属键合层设计为具有表面等离子共振增强效果的金属栅格，当光线与之耦合时，将沿着金属栅格表面传播，增加光线在电池内部的传播距离，增强材料对太阳光的吸收。同时，在电池受光面与减反射膜介质膜界面处，形成具有散射作用和局域等离子共振增强效应的金属纳米岛，进一步降低光线反射率，且提高材料对光线的吸收。
本发明还公开一种倒置结构太阳能电池制作方法，包括以下步骤：
一，如图1所示，在外延衬底10上自下而上依次生长多层子电池1，该多层子电池1由下至上带隙依次减小；
二，如图2所示，在带隙最小的子电池11表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构111；
三，如图3所示，在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层12，在导电衬底2表面蒸镀金属，导电衬底2为导电硅衬底，并采用键合技术将二者紧密连接；
四，如图4所示，采用化学腐蚀法将外延衬底10去除，露出带隙最大的子电池13表面；
五，如图5所示，在带隙最大的子电池13表面蒸镀另一金属层，并将其退火形成金属纳米岛表面14；
六，如图6所示，在带隙最大的子电池13表面采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极15；
七，采用蒸镀法在在带隙最大的子电池13表面附加一层氧化物介质膜形成减反射膜16，该减反射膜16将金属纳米岛层14及电极15覆盖，该金属纳米岛层14形成于受光面与减反射膜16界面处，形成如图7所示太阳能电池。
所述倒置结构太阳能电池制作方法形成一个具有复合等离子增强效应的太阳能电池芯片，一方面，受光面的金属纳米岛可以广泛的散射光线，提高光吸收的比例，同时，该金属颗粒也与光吸收层紧密相接，在局域等离子体近场效应下，光线被束缚住，吸收效率也大大得到提高。另一方面，在底层制作出纳米尺度的金属光栅结构，这样入射的光线将会被金属光栅结构束缚在表面，光线只能沿着光栅方向传播而不是直接从背面出射，这样增加了光线在电池内部的传播距离，所以提高了吸收和转化为电能的效率。通过以上复合等离子增强效应，在保持光吸收层的物理厚度的同时，可以大大提高材料对光线的吸收、转化效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (2)
1.一种倒置结构太阳能电池制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，在外延衬底上自下而上依次生长多层子电池，该多层子电池由下至上带隙依次减小；
二，在带隙最小的子电池表面掩膜、光刻、ICP蚀刻形成网格状凹槽结构；
三，在刻蚀后的外延片上蒸镀金属形成栅格层，在导电衬底表面蒸镀金属，并采用键合技术将二者紧密连接；
四，采用化学腐蚀法将外延衬底去除，露出带隙最大的子电池表面；
五，在带隙最大的子电池表面采用掩膜、光刻、蚀刻出栅线位，并蒸镀金属形成电极；
还包括在带隙最大的子电池表面蒸镀另一金属层，并将其退火形成金属纳米岛表面；采用蒸镀法在在带隙最大的子电池表面附加一层氧化物介质膜形成减反射膜，该减反射膜将金属纳米岛层及电极覆盖，该金属纳米岛层形成于受光面与减反射膜界面处。
2.如权利要求1所述的一种倒置结构太阳能电池制作方法，其特征在于：导电衬底为导电硅衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510763780.XA CN105304764B (zh) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | 一种倒置结构太阳能电池制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510763780.XA CN105304764B (zh) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | 一种倒置结构太阳能电池制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105304764A CN105304764A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105304764B true CN105304764B (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=55201768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510763780.XA Active CN105304764B (zh) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | 一种倒置结构太阳能电池制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105304764B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105742379B (zh) * | 2016-04-18 | 2017-06-30 | 浙江贝盛新能源开发有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090155952A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Emcore Corporation | Exponentially Doped Layers In Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells |
| CN101937939A (zh) * | 2010-08-02 | 2011-01-05 | 中国科学院物理研究所 | 一种等离子体薄膜太阳能电池增效方法 |
| CN102779890A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种倒置三结太阳能电池及其制造方法 |
| CN104022176B (zh) * | 2014-06-24 | 2016-04-20 | 天津三安光电有限公司 | 四结太阳能电池的制备方法 |
| CN104733556B (zh) * | 2015-03-30 | 2017-02-01 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种具有表面粗化结构的三结GaAs太阳电池的制备方法 |
-
2015
- 2015-11-11 CN CN201510763780.XA patent/CN105304764B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105304764A (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008053731A (ja) | 薄膜シリコン太陽電池中のナノワイヤ | |
| CN103474483B (zh) | 一种周期性结构的背反射电极及其制备方法 | |
| CN102184975A (zh) | 一种能增加光电转换效率的薄膜太阳能电池及其制造方法 | |
| CN109192809B (zh) | 一种全背电极电池及其高效陷光和选择性掺杂制造方法 | |
| CN102184995B (zh) | 用于太阳能电池的长程等离子体激元波导阵列增效单元 | |
| CN106340570A (zh) | 一种用于制作透明导电氧化物薄膜的镀膜设备及镀膜方法 | |
| CN103413841A (zh) | 太阳能电池表面钝化层结构及其制备方法 | |
| CN113675298A (zh) | 具有纳微米结构的TOPCon晶硅太阳电池 | |
| CN102364691A (zh) | 具有上/下转换发光结构的晶体硅太阳能电池及制备方法 | |
| CN104835866A (zh) | 一种采用激光制备背钝化太阳电池的背面接触结构 | |
| CN105390566B (zh) | 一种倒装太阳能电池芯片制造方法 | |
| CN108630768A (zh) | 一种用于薄膜太阳电池的表面陷光阵列结构及制备方法 | |
| CN105576054A (zh) | 基于蝶形等离激元天线增强的纳米线中间带太阳能电池结构 | |
| CN205140994U (zh) | 一种倒置结构太阳能电池 | |
| CN202094161U (zh) | 用于太阳能电池的长程等离子体激元波导阵列增效单元 | |
| CN105304764B (zh) | 一种倒置结构太阳能电池制作方法 | |
| US9761752B2 (en) | Solar cell, solar cell module, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing solar cell module | |
| CN104576833A (zh) | 采用pecvd制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法 | |
| CN219476695U (zh) | 一种双面砷化镓太阳能电池 | |
| CN204516779U (zh) | 一种采用激光制备背钝化太阳电池的背面接触结构 | |
| KR100927421B1 (ko) | 구형 표면을 갖는 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN105280734A (zh) | 一种倒置结构太阳能电池 | |
| US9614108B1 (en) | Optically-thin chalcogenide solar cells | |
| CN102185037A (zh) | 能提高光电转换效率的硅纳米柱太阳能电池及其制造方法 | |
| CN106374001A (zh) | 具有锥形背散射层的GaAs薄膜太阳电池及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181108 Address after: 361101 Xiamen torch high tech Zone (Xiangan) Industrial Zone, No. 267, Xiang Tian Road, Fujian Patentee after: Xiamen Qian Zhao Semiconductor Technology Co., Ltd. Address before: 361000 Fujian Xiamen torch high tech Zone (Xiangan) Industrial Zone, No. 259-269, Xiang Tian Road. Patentee before: Xiamen Changelight Co., Ltd. |