[发明专利]一种纳米网状表面电极的三结砷化镓太阳电池的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米网状表面电极的三结砷化镓太阳电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明利用聚苯乙烯纳米球来制作周期型结构，在微球间隙填充进金属，最后形成周期性纳米结构的整面网状电极，来代替传统的梳状电极，能够减少电池表面电极遮光比，提高电流收集效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种纳米网状表面电极的三结砷化镓太阳电池的制备方法。

背景技术

目前实际应用中的三结GaAs太阳电池，均使用梳状电极（如图1所示），即采用宽度为12μm-15μm的栅线电极平均分布在电池芯片表面。这样设计的结果是电极分布比较平均，收集电流比较方便。但是，由于电极大面积的分布在电池表面，并且为了提高可靠性，金属必须具备一定的面积，这样就导致表面的遮光面积增大。通常芯片面积越大，金属遮光的面积就越多。随着电池制备逐渐由4寸晶圆过渡到6寸晶圆，表面金属栅线的遮光比已经由3%上升至5%左右，极大的限制了光生电流的产生。此外，梳状电极的形式，所有栅线电极均与主栅单独连接，而为了尽可能的提高受光面积，往往单条的栅线电极设计的比较细，而且栅线之间的间距通常都很大（常规电池栅线间距均为1mm左右）。一旦发生断栅的情况，该栅线所在区域的电流，便无法进行收集，导致电池光电转换效率损失很大。

发明内容

基于此，本发明涉及一种纳米网状表面电极的三结砷化镓太阳电池的制备方法，本发明利用聚苯乙烯纳米球来制作周期型结构，在微球间隙填充进金属，最后形成周期性纳米结构的整面网状电极，来代替传统的梳状电极。

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有纳米网状表面电极的三结砷化镓太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

S1：对外延片进行背电极制作、正面焊点图形制作和活化处理得到活化外延片；

S2：将聚苯乙烯纳米球分散剂采用450倍-550倍的水稀释后，加入水质量的3%-5%的十二烷基磺酸钠，在温度为20℃-30℃，湿度为40%-60%下静置4h-6h，使得聚苯乙烯纳米球在溶液表面形成紧密的单分子膜层，得到聚苯乙烯纳米球混合液；

S3：将S1的活化外延片从一侧缓慢沉入S2制备的聚苯乙烯纳米球混合液中，使得外延片表面从单分子膜层下方缓慢经过，将聚苯乙烯纳米球转移到外延片表面；

S4：将附着有聚苯乙烯纳米球的外延片表面自然干燥，形成紧密排列的聚苯乙烯纳米球模板；

S5：将S4干燥后的外延片在115℃-125℃下，氮气环境中，加热25min-35min，至外延片表面的小球直径缩小为原来的80%-85%，形成网状结构；

S6：利用电子束蒸发的方式，在外延片表面沉积2μm-3μm的Ag，在丙酮溶液中超声使得聚苯乙烯纳米球和外延片分离，在分离的同时带走蒸镀在聚苯乙烯纳米球上的正极金属，留下的金属形成网格状电极；

S7：使用退火炉对外延片进行退火，使用金刚石切割机进行划片切割，形成单体电池。

进一步地，S1所述外延片的制备方法为：在Ge基板上，采用金属有机气相沉积方式依次外延生长制作出Ge电池、GaAs电池与InGaP电池。

进一步地，各个子电池之间，以隧穿结进行连接，隧穿结为GaAs同质隧穿结或者AlGaAs/GaInP异质隧穿结，在结尾处，生长300nm-500nm的N型GaAs，作为欧姆接触层。

进一步地，S1所述制作背电极的方法为：对电池外延片的的背面进行清洗后蒸镀背电极，背电极含有金属Pd。