[发明专利]基于太阳能的发电储能一体化器件及其制备方法

权利要求书

1.基于太阳能的发电储能一体化器件的制备方法，所述基于太阳能的发电储能一体化器件包括按照从上往下的顺序依次叠加的减反膜、上电极、砷化镓外延层、背电极、金属化层、正极金属电极、正极、正极-电解质混合相、无机固态电解质、负极、负极金属电极、金属保护层；其中，所述减反膜、上电极、砷化镓外延层、背电极构成多结柔性砷化镓电池，所述正极金属电极、正极、正极-电解质混合相、无机固态电解质、负极、负极金属电极构成固态锂离子电池，所述多结柔性砷化镓电池和固态锂离子电池并联，在未接负载时，该固态锂离子电池能够将多结柔性砷化镓电池所发电量储存起来，直至连上负载后，该多结柔性砷化镓电池和固态锂离子电池能够一起供电，形成发电储能一体化；其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)提供一块多结柔性砷化镓外延片，其结构依次为P型GaInAs接触层、多个子电池、N型GaAs接触层、N型AlAs牺牲层、GaAs衬底，在P型GaInAs接触层上制作背电极；

2)在背电极上制作第一金属键合层；

3)提供一块固态锂离子电池，其结构依次为正极金属电极、正极、正极-电解质混合相、无机固态电解质、负极、负极金属电极，在正极金属电极上制作第二金属键合层；

4)在固态锂离子电池的负极金属电极表面镀一层金属保护层；

5)将多结柔性砷化镓外延片的第一金属键合层与固态锂离子电池上的第二金属键合层层压相对，通过加压和高温，使第一金属键合层和第二金属键合层之间的金属相互扩散融合紧密结合在一起，形成牢固的金属化层，实现多结柔性砷化镓外延片的背电极与固态锂离子电池的正极金属电极上的金属键合层键合，取得键合好的带固态锂离子电池的多结柔性砷化镓外延片，并在此制作正极极耳；

6)在键合好的带固态锂离子电池的多结柔性砷化镓外延片侧边涂覆液体硅橡胶保护膜；

7)腐蚀多结柔性砷化镓外延片的N型AlAs牺牲层，去除GaAs衬底；

8)制作上电极：在N型GaAs接触层上制作上电极，具体是先采用负性光刻胶工艺光刻电极栅线图形，用蒸镀的方式在多结柔性砷化镓外延片上制备金属电极，并通过有机剥离形成上电极；

9)将N型GaAs接触层有选择性腐蚀去除电极栅线以外部分；

10)制备减反膜：在多结柔性砷化镓外延片主电极以外区域制作减反射膜，具体是采用负性光刻胶工艺光刻上电极图形，用蒸镀的方式制备减反膜，通过有机剥离去除电极上面的光刻胶和减反膜；

11)将多结柔性砷化镓外延片高温退火形成欧姆接触，得到多结柔性砷化镓电池制品；

12)用银带连接多结柔性砷化镓电池制品的上电极和固态锂离子电池的负极金属电极，并形成负极极耳，从金属化层引出正极极耳，至此，便完成发电储能一体化器件的制备。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能的发电储能一体化器件的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，在P型GaInAs接触层上制作背电极，具体是先对多结柔性砷化镓外延片激光打标进行编号，使用丙酮、异丙醇有机超声清洗，并干燥，再在P型GaInAs接触层上通过电子束蒸镀金属，蒸镀层的总厚度不低于1μm，完成背电极制作。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能的发电储能一体化器件的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，固态锂离子电池的正极金属电极伸长出来一点，形成正极极耳。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能的发电储能一体化器件的制备方法，其特征在于：在步骤7)中，将带固态锂离子电池的多结柔性砷化镓外延片浸泡在由体积比为1:10的氨水和双氧水配制成的混合溶液中，而后采用QDR冲洗，冲洗后再浸入由体积比为1:2的盐酸和磷酸配制成的溶液中去除N型AlAs牺牲层，实现GaAs衬底剥离，并露出N型GaAs接触层，再经过丙酮、酒精有机超声清洗和QDR清洗旋干。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能的发电储能一体化器件的制备方法，其特征在于：在步骤9)中，将制作好上电极的制品浸于以柠檬酸、双氧水和水按1:1:34的体积比混合形成的混合溶液中，并恒温，有选择性地蚀刻上电极以外的N型GaAs接触层，经过QDR冲洗，旋干待用。