[发明专利]一种倒装三结InGaN太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于太阳能电池结构技术领域，特别是涉及一种倒装三结InGaN太阳能电池的制备方法。

背景技术

公知的能源都是不可再生的，经过多年的开采之后，这些能源的储量都在一天天地减少，而且使用后会造成严重的环境问题，于是人们对太阳能这种取之不尽用之不竭的绿色能源越来越重视，长期以来，都在孜孜不倦地寻找高转换效率的材料。近年来，以GaN及InGaN，AlGaN为代表的第三代半导体材料——Ⅲ族氮化物是人们研究的热点，它主要应用于光电器件和高温、高频、大功率器件。2002年的研究结果表明，InN的禁带宽度不是之前报道的1.89eV而是0.7eV，这就意味着通过调节InGaN材料中In组分，可使其禁带宽度从3.4eV（GaN）到0.7eV（InN）连续可调，也就是其对应吸收光谱的波长从紫外部分（365nm）可以一直延伸到近红外部分（1770nm），几乎完整地覆盖了整个太阳光谱，除此之外，还有吸收系数高、电子迁移率高、抗辐射能力强等优点，于是InGaN材料在太阳能电池领域中的应用引起了人们的密切关注。

InGaN太阳能电池的发展趋势是制备多结串联太阳能电池,这是由于其禁带宽度在太阳光谱的最主要范围内是连续可调的，很容易得到与最大理论转换效率相对应带隙的材料，而且当电池结数增加到更多时，这个优势会更明显。理论计算表明，InGaN双结和三结太阳能电池的最高理论转换效率均高于目前已有传统材料的太阳能电池,例如GaInP/GaAs双结电池，GaInP/GaAs/Ge三结电池的理论值。但是在实际生长过程中不能像传统材料那样正向生长，这是由于InGaN材料的生长温度随着In含量的减少而增加，若按正向生长的方法会发生扩散，从而影响太阳能电池的性能，于是反向生长并倒装的方法使InGaN多结串联太阳能电池成为可能。

经过检索发现专利号为200710120608.8，名称为：倒装双结铟镓氮太阳能电池结构的发明专利，结构包括一衬底，其上依次为一低温氮化镓成核层，一非有意掺杂氮化镓缓冲层，一n型掺杂 In_aGa_1-aN 层，一 p型掺杂 In_aGa_1-aN层、一p 型重掺杂 In_bGa_1-bN层、一n 型重掺杂 In_bGa_1-bN层、一n型掺杂 In_cGa_1-cN 层，一 p型掺杂In_cGa_1-cN层。该发明专利解决了在高铟组分铟镓氮上生长低铟组分铟镓氮较为困难的问题，其理论转换效率由目前公认41.3%提高到50%，但上述技术方案相对三结或三结以上电池效率偏低，而且描述至InGaN材料的生长过程，无法作为完整的太阳能电池直接应用， InGaN材料生长过程之后的制备将对太阳能电池的性能产生很大影响。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题提出一种外量子效率高、光电转换效率高、使用寿命长、电池工作稳定性高，并可作为完整的电池直接应用的倒装三结InGaN太阳能电池的制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种倒装三结InGaN太阳能电池的制备方法，其特点是包括以下步骤：

⑴ 在载体上蒸镀反射层，并在反射层上溅射两个金属凸点；

⑵ 通过金属有机化学气相沉积，在衬底上依次生长GaN成核层、 GaN缓冲层、第一InGaN电池、第一隧道结、第二InGaN电池、第二隧道结、第三InGaN电池、帽层；然后在帽层上蒸镀半透明电流扩展层； 

⑶ 第一次光刻：在半透明电流扩展层上光刻出保护区和蚀刻区；

⑷ 干法蚀刻：通过干法蚀刻，去掉步骤⑶中蚀刻区的半透明电流扩展层、帽层、第三InGaN电池、第二隧道结电池、第二InGaN电池、第一隧道结、第一InGaN电池的p-In_aGa_1-aN层；

⑸ 第二次光刻：在步骤⑶中保护区的半透明电流扩展层上光刻出正电极区域，在步骤⑷中第一InGaN电池的n-In_aGa_1-aN层上刻出负电极区域；

⑹电极蒸镀：在步骤⑸中的正电极区域和负电极区域分别蒸镀正电极和负电极，构成太阳电池器件；

⑺ 将步骤⑹中的太阳电池器件倒置，并将其正电极和负电极对准步骤⑴中两个金属凸点键合。

本发明还可以采取如下技术方案：