[发明专利]一种有金属反射镜的多结太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到太阳能利用的光伏发电设备，尤其涉及一种具有金属反射镜的多结太阳能电池的制备方法，属于太阳能光伏技术领域。

背景技术

伴随着日益引发人们重视的能源危机，可再生能源的利用成为人们关注和研究的焦点。基于此发展起来的光伏技术，越来越多的应用到人们的日常生活中，并加入到与石油发电的竞争中。近几年随着MOCVD技术的发展，III-V族太阳能电池，如GaAs、GaInP及其多结太阳能电池已经取代传统的Si太阳能电池应用到空间飞行器能源系统，而且技术越来越成熟，成本越来越低，电池效率不断提升。

虽然III-V族太阳能电池取得了巨大进步，但是其产生的电能相比于全世界能源的消耗依然是微不足道的。目前，电池效率的提高成为人们研究的焦点。提高电池效率的一种方法是串联生长多结太阳能电池，每节电池利用不同光谱的太阳光，通过调整电流匹配提高光谱利用率，从而提高电池效率。

中国专利文件CN102339874A提供一种降低串联电阻损失的太阳能电池结构，包括透明导电膜覆盖于减反膜表面；制备方法包括硅片绒面制备、硅片掺杂形成P-N、背结刻蚀、正背面减反膜制备、背面电极电场制备、正背面电极制备和电池金属化形成，在正背面减反膜制备之后还增加采用磁控溅射法的正面透明导电膜制备。本发明通过透明导电膜使电池正表面电池栅线连成一个整体，改善因正表面电池栅线的间断、虚印刷引起的电阻、电流损失，有效增加电池的光吸收。该技术方案的透明导电膜和电极删线不接触，透明导电膜主要起到一个隔离作用。

由于太阳光是由不同波长的光组成，不同波长具有不同的光子能量，只有光子能量大于单结电池材料的带隙，才能被吸收继而发电，如果光子能量小于单结电池材料的带隙是会透过材料的。对于多结串联的太阳能电池，因每节电池厚度不是无限厚，因此不可能吸收所有的光子能量大于单结电池带隙的太阳光，依然会有一部分太阳光透过电池，因此可以选用多结太阳能电池串联，同时提高多余太阳光的重复利用提高电池效率。中国专利文件CN101656275A公开了一种倒装型多结化合物太阳电池芯片的制备方法，本申请引用该专利文件全文作为背景技术，其步骤包括：在外延片衬底上先外延顶电池，再外延中电池，最后外延底电池；在转移衬底的表面蒸镀制备有高反射率的金属电极，金属电极的表面涂覆网格状荧光粉层，用于将大于1.2微米部分太阳光谱转变成短波长的太阳电池光谱灵敏度较高的光谱；在转移衬底表面和太阳电池的底电池表面制备用于键合的网格状厚金属电极；把转移衬底的表面和多结化合物太阳电池的底电池的表面键合在一起，荧光粉层的表面同样和多结化合物太阳电池的底电池表面紧密接触，把多结化合物太阳电池外延片衬底去除。该专利文件通过涂覆荧光粉的方法将波长进行转化，增大光谱的利用率，提高电池效率的方法，该方法将太阳光波长能量进行转换后利用，操作难度较大。

发明内容

本发明针对太阳能电池光吸收损失的缺陷，提出一种有金属反射镜的多结太阳能电池的制备方法。

发明概述：本发明在多结太阳能电池结构上制作局部接触的欧姆接触电流通道，将其它区域的用于制作欧姆接触的第二帽子层去掉，依次制备透明导电介质和蒸镀金属反射镜、阻挡金属层和键合金属。采用键合技术，将外延片键合到第二衬底上，然后将第一衬底移除。将移除第一衬底后的外延片进行电极蒸镀，光刻电极图形，同时去掉多余的第二帽子层后进行合金，然后蒸镀减反射膜，光刻出电极图形，最后蒸镀背面金属，进行合金。

本发明的技术方案如下：

一种有金属反射镜的多结太阳能电池，其结构包括顶电池、0～5个中电池、底电池，所述顶电池、中电池和底电池各以隧穿结连接，顶电池上中部为电极，电极四周有减反膜；其特征在于，在底电池下方有电流通道，电流通道占电池面积的5％-20％，在底电池下方有反射镜，反射镜上面是透明介质，反射镜下面是阻挡层，阻挡层上是键合金属层，键合金属层下面是衬底，衬底背面蒸镀有金属。

根据本发明，所述的电流通道的形状为矩形、圆形或回型，有利于电池产生电流的收集。

根据本发明，所述的反射镜为反射率较高的金属材料层，选自Au、Ag或Al金属。反优选射镜厚度为500-1500埃。

根据本发明，所述的透明介质材料，选自氧化铟锡(ITO)或者二氧化硅(SiO₂)。透明介质用于透光和隔离反射镜和底电池，避免与GaAs电池半导体材料接触，防止反射镜污染，减少金属的反射率损失。因制备有电流通道，所以透明介质可以选择导电材料，也可以选择不导电材料。这样的结构单元，可以将多余太阳光反射回电池，提高电池的效率。优选透明介质厚度为500-3000埃。