[发明专利]GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备方法在审

专利信息
申请号: 201611247545.8 申请日: 2016-12-30
公开(公告)号: CN108269874A 公开(公告)日: 2018-07-10
发明(设计)人: 尹晓雪 申请(专利权)人: 西安科锐盛创新科技有限公司
主分类号: H01L31/0725 分类号: H01L31/0725;H01L31/0735;H01L31/18
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地址: 710065 陕西省西安市高新区高新路86号*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 三结太阳能电池 外延层 制备 衬底 氧化层 干法刻蚀工艺 磁控溅射法 工艺制备 横向结晶 晶格失配 晶化 刻蚀 位错 生长
【说明书】:

发明涉及一种GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备方法,包括(a)选取Si衬底;(b)利用磁控溅射法,在所述Si衬底上形成Ge外延层;(c)利用CVD方法,在所述Ge外延层上形成氧化层;(d)利用LRC工艺对所述Ge外延层进行晶化;(e)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层;(f)利用MOCVD工艺,在所述Ge外延层上形成GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池层,以完成所述GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备。本发明实施例采用LRC工艺制备GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池,通过连续LRC使Ge横向结晶生长,从而减少由于晶格失配引起的位错,制备出具有品质优良的衬底的GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及一种GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备方法。

背景技术

GaAs基太阳能电池因其高的光电转化效率而备受关注,其中多结叠层GaAs太阳能电池具有更高的效率。目前应用较为广泛的多结太阳能电池是GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池,其衬底材料的选取至关重要。以Si为衬底,在其上外延生长Ge薄膜,将形成的Ge/Si衬底作为衬底材料,不仅可以降低成本,并且可以得到低位错密度、高性能的太阳能电池。但是由于Si与Ge之间存在4.2%的晶格失配,Ge/Si衬底技术实现难度大。

目前常用的Ge/Si衬底技术是低温Ge缓冲层技术和Ge组分渐变缓冲层技术。低温Ge缓冲层技术生长的Ge外延层有较高的位错密度,需要通过高温退火进一步降低位错密度,但是高温退火中经常会出现Si,Ge相互扩散,影响器件的性能。Ge组分渐变缓冲层技术方法生长的Ge组分渐变缓冲层厚度较大,不利于对光的吸收。此外,该方法导致薄膜表面粗糙度较高,需要通过化学机械抛光来改善,又会导致工艺复杂且耗时。

因此,如何研制出高质量Ge/Si衬底的GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备工艺至关重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备方法。

具体地,本发明一个实施例提出一种GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备方法包括:

(a)选取Si衬底;

(b)利用磁控溅射法,在所述Si衬底上形成Ge外延层;

(c)利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)方法,在所述Ge外延层上形成氧化层;

(d)利用激光再晶化(Laser Re-Crystallization,简称LRC)工艺对所述Ge外延层进行晶化;

(e)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层;

(f)利用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition,简称MOCVD)工艺,在所述Ge外延层上形成GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池层,以完成所述GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池的制备

在本发明的一个实施例中,所述步骤(d)包括:

(d1)用激光照射带有所述氧化层的所述Ge外延层直到所述Ge外延层升温到第一温度,在所述第一温度下,所述激光照射部分的所述Ge外延层为熔融态且与其接触的所述氧化层和所述Si衬底为非熔融态;

(d2)移除激光并使照射部分的所述Ge外延层冷却以结晶;

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